Elimizdeki Bilimsel Verilere Göre: Gelecekte Evrenimiz Nasıl Bir Şekil Alacak?
aşağıdaki metin, gelecekte evren tablosunda nasıl gelişmelerin olacağını ya da tam anlamıyla gelecekte galaksimizin ve evreni nasıl betimleyeceğimiz, evren açısından bilimin nasıl işleyeceği hakkında fikir vererek, ufkunuzu genişletebilir ki beni oldukça heyecanlandırmıştı.
öncelikle 1915'e dönelim. einstein, genel görelilik kuramını 1915'te yayımlamıştı. yani bu tarihin üzerinden bir asırlık bir süre geçti. peki einstein'ın kuramını yayınladığı tarihte genel geçer olan evren tablosu nasıldı? öncelikle buna bakalım.
o yıllarda evren için hakim olan görüş, evrenimizin durağan, sabit ve ebedi olmasıydı. hatta belçikalı bir rahip olan george lemaitre, 1927'lerde einstein'ın genel görelilik denklemlerini çözmüş ve evrenin aslında genişlediğini söylemişti. einstein ise lemaitre ile dalga geçmiş, "matematiğin doğru; fakat fiziğin berbat" cümlesini kurmuştu. hatta durağan evren modeline saplantılı olduğu için, üstüne bir de kozmolojik sabit eklemişti.
günümüzde ise, artık giderek artan bir hızda evrenin genişlediğini, kozmik mikrodalga arka plan ışınımını, karanlık madde ile karanlık enerjiyi biliyor ve bununla iftihar ediyoruz.
şimdi geldik kilit noktadaki soruya: peki gelecekteki evren tablosu nasıl olacak?
şu an evrenimize boş uzayın enerjisi hakim olduğu için, buna karanlık enerji de diyebilirsiniz, evrenin genişlemesi hızlanıyor. yani genişleme ivme kazanmakta. gözlenebilir evrenimiz bu yüzden ışık hızını bile aşabilecek bir hızda genişlemenin eşiğindedir ancak bunun yaklaşık 150 milyar yıl ila 2 trilyon yıl alacağını baştan söyleyelim.
bunun anlamı şu: eğer ne kadar uzun bir zaman geçerse o kadar az şey göreceğiz. şu anda gözlenebilir evrendeki yani gözleyebildiğimiz galaksiler çok uzak bir gelecekte ışık hızıyla bizden uzaklaşıyor olacaklar. bu yüzden geleceğin bilim adamları onları gözleyemeyecek, kısaca şu an bilim için altın bir dönemde yaşıyoruz.
bu konudaki işleyiş şöyle olacak: gelecekte galaksilerin uzaklaşma hızları ışık hızına yaklaşacağı için onlardan gelen ışık daha fazla kırmızıya kaymış olacak (doppler etkisine benzer biçimde). yani galaksilerden gelen görünebilir ışık zamanla kızılaltı ışınlara, mikrodalgaya kayacak ve galaksiler resmen gözlenemez olacak.
burada en azından sevindirici bir gelişme var. bizim yerel galaksi kümemizdeki galaksiler kütleçekim etkisi yüzünden hubble genişlemesi ile bizden uzaklaşmayacaklar. ancak bizim galaksi grubumuz dışındaki galaksilerin yukarıda anlattığımız gibi, başına gelecekler var. 150 milyar yıl sonra bu galaksiler, ışık hızıyla uzaklaşmaya başlayacakları noktaya gelecekler. yani şu andaki evrenimizin yaşının 13, 72 milyar yıl olduğunu düşündüğümüzde, yaklaşık evrenimizin yaşının 11 katı kadar bir zaman sonra bu galaksilerin ışığı 500 kat kırmızıya kaymış olacak. 2 trilyon yıl içinde ise, artık görünmez ya da gözlenemez olacaklar. bizim güneşimiz ise 5 milyar yıl sonra söneceği için, güneş benzeri ama güneşten çok daha uzun ömürlü olan ana-sekans yıldızların çevresinde bir uygarlık gelişirse, eğer bunlar teleskopları ile gökyüzüne bakarlarsa, şu an görebildiklerimizle kıyasla hiçbir şey göremeyecekler, yani doğru düzgün gözlem yapmayacaklar.
lawrence krauss ve meslektaşlarının yaptıkları çalışmaların da gösterdiği gibi, bunlar aslında şu demek: büyük patlamadan köken almış ve genişleyen bir evrende yaşadığımızı söyleyen kanıtlar, yok olacaklar. yani uzak gelecektekiler, durağan ve ebedi bir evrende yaşadıklarını sanacaklar yani aslında bir nevi 1930'ların anlayışına geri dönecekler.
şimdi büyük patlamanın 3 ampirik kanıtını hatırlayalım
1) hubble genişlemesi
2) kozmik mikrodalga arka plan ışınımının gözlenmesi
3) evrendeki hafif elementler olan hidrojen, helyum ve lityumun ölçülen bolluğu ile, büyük patlamadan sonraki evrenin ilk dakikalarında bu elementlerin ortaya çıkan miktarlarının birbiri ile uyuşması
şimdi bu maddeler açısından inceleyelim
şu an hubble genişlemesini uzaktaki galaksilerin uzaklaşma hızlarını mesafeleri ile kıyaslayarak biliyoruz. ancak yukarıda anlattığımız gibi, çok uzak gelecekte, gözleyebileceğimiz bu nesneler olmayacağı için genişlemeye dair bir kanıt olmayacak.
yaklaşık 1 trilyon yıla yakın bir zaman diliminde, bizim galaksi grubumuzdaki bütün galaksiler birleşecek ve bir büyük galaksi oluşacak. uzak gelecekteki gözlemciler bu tek galaksi hariç bomboş bir uzay görecekler. ve evrenin durağan olduğunu sanacaklar.
şimdi gelelim 2.maddeye: kozmik mikrodalga arka plan ışınımına. uzak gelecekte bu ışınımın ısısı da düşecektir. gözlenebilir evren yaklaşık 100 kat büyük olacağı için bu ışınımın ısısı da 100 faktör düşecektir. bunun sonucunda 100 milyon faktör düşen bu yoğunluğu tespit edebilmek çok zor olacak.
buna şöyle bir itiraz gelebilir: gelecekteki uygarlıklar, bizden 100 milyon kat akıllı olacakları için bunu gözlemlemek için süper aygıtlar yapabilirler. eee o zaman?
ancak buna da verilecek bir yanıtımız var. yaklaşık 5 milyon yıl sonra bizim galaksimiz öncellikle en yakın galaksi olan andromeda ve komşuları ile birleştiğinde bir meta-galaksi oluşacak. bu meta-galakside yıldızlar arasındaki sıcak gaz yüzünden bir plazma gibi davranacaktır. plazmada ışınımı yansıtmaz çünkü mattır. bu yüzden bu kozmik mikrodalga arka plan ışınımını gözlemlemeleri imkansıza yakındır.
şimdi gelelim 3. maddeye; evrendeki hafif elementler olan hidrojen, helyum ve lityumun ölçülen bolluğu ile, büyük patlamadan sonraki evrenin ilk dakikalarında bu elementlerin ortaya çıkan miktarlarının birbiri ile uyuşması olayına.
normalde gece gökyüzündeki yıldızların yapı taşları olduğunu bildiğimiz hidrojen, deteryum, helyum ve lityum gibi hafif elementleri oluşturan nükleer tepkimeler, büyük patlamanın ilk saniyelerinde ortaya çıktığı için büyük patlamanın en büyük kanıtlarından biridir.
kabaca evrende şu an gözlenen helyumun yaklaşık %15'i büyük patlamadan bu yana yıldızların ürettiği helyumdur (yıldızların hidrojen yakıp helyum ürettiklerini hatırlatalım). yani kalan helyum varlığı ancak büyük patlamadan kaynaklanmaktadır. şu an bunu bilim adamları, yani insanlık çıkarsayabilmekte.
ancak uzak gelecekte işler değişecektir. kuşaklarca yaşayan yıldızlar öleceklerdir. örneğin evren 3 trilyon yaşa yaklaşırken, yıldızlarda büyük patlama ile ortaya çıkandan yani %85'lik dilimden çok daha fazla helyum üretilecektir. yani uzak gelecektekiler, büyük patlamanın bir kanıtını daha kaybedeceklerdir.
şimdi şu düşünme biçiminden devam edelim
örneğin geçmişte lemaitre, sırf einstein'ın genel görelilik denklemlerine bakarak büyük patlama iddiasını öne sürmüştür. daha sonra gözlem ve kanıtlarla bu iddia desteklenmiştir. yani uzak gelecekteki gelişmiş herhangi bir uygarlık, kuantum mekaniğini genel göreliliği vs. keşfedebilir.
ancak burada yine şöyle bir sorun var: bütün bu savlar, gözlenebilir, yani bir nevi yanlışlanabilir varsayımlardı. ancak uzak gelecekteki uygarlıklar bunları teorik olarak bulsalar bile, gözlemlenebilirliği kalmayacağı yani yanlışlanabilirliği olmayacağı için kendileri açısından pek bir şey ifade etmeyecektir.
şunu eklemek gerekir ki bütün bu varsayımları, şu an karanlık enerjinin evrenimize yaptığı etkiden dolayı söylemekteyiz. boş uzaya yayılmış karanlık enerjinin ne oluğuna dair bir fikrimiz yok. bu yüzen bu karanlık enerji, gelecekte farklı davranabilir. mesela sabit kalmayabilir. evren bir kez daha yavaşlama sürecine girebilir. ancak elimizdeki veriler ışığında gelecekteki evren tablosu için akla en yatkın senaryo yukarıdaki gibidir.
yani kısaca, aslında evrenimiz ve bilim açısından şu an çok özel bir devirde yaşıyoruz. çünkü çok özel bir devirde yaşadığımızı gözlemsel olarak doğrulayabileceğimiz tek devirde!
kaynak: original: a universe from nothing, lawrence m.krauss