Büyük Patlama denilen "Big Bang" tam olarak nedir?

Büyük Patlama, modern kozmoloji teorileri ışığında, maddenin aşırı yoğun ve sıcak bir noktadan genişlemesi sonucu evrenin oluşmasını mümkün kılan âna verilen isimdir. Yani tıpkı kara deliklerin merkezinde bulunan tekillik gibi, evrenin başlangıcında da bir tekillik bulunmaktadır. Evren, bu tekil noktadan başlamış ve bugünkü haline doğru evrimleşmiştir.

Büyük Patlama teorisi, evrenin başlangıcıyla ilgili en çok kabul gören açıklamadır. Bu teori sadece evrenin başlangıcıyla ilgili değildir, evrenin başlangıcından sonra oluşan zaman kavramıyla birlikte evrenin nasıl büyüdüğü, nasıl genişlediği ve neye benzediğini de açıklar.

Büyük Patlama teorisi, Albert Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi’ne dayanır. Einstein, 1915 yılında uzay ve zaman kavramlarını kökünden değiştiren bu teoriyi ortaya attığında denklemlerin statik olmayan bir evreni gösterdiğini fark etti. O zamanlarda evrenin genişlediğine veya daraldığına dair bir gözlem olmadığı için Einstein denkleme “Kozmolojik Sabit” adıyla bilinen bir parametre koydu, bu parametre boş uzayın enerjisini temsil ediyordu ve kütle çekimin etkisini yok ederek evrenin statik bir biçimde kalmasını sağlıyordu.

Ancak 1929 yılında Edwin Hubble, hemen her yönde galaksilerin ışığının kırmızıya kaydığını keşfetti. Doppler Etkisi olarak bilinen fenomene göre bir nesne uzaklaştığı zaman ondan yayılan ışığın dalga boyu artar. Bu da galaksilerin bizden uzaklaştığı anlamına geliyordu. Hubble ayrıca galaksilerin uzaklığı ile uzaklaşma hızı arasında doğrusal bir ilişki olduğunu da buldu. Bu ilişkiye Hubble Yasası denir.

Hubble’ın bu keşfi, Einstein’ın Kozmolojik Sabit’i eklemesinin gereksiz olduğunu gösterdi. Einstein bunu “hayatımın en büyük hatası” olarak nitelendirdi. Evrenin genişlediği gerçeği, evrenin geçmişte daha küçük ve daha sıcak olduğunu da ima ediyordu. Bu da Büyük Patlama teorisinin temelini oluşturdu.

Büyük Patlama teorisinin en önemli kanıtlarından biri de Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması’dır (CMB). Bu ışıma, evrenin ilk zamanlarında var olan yoğun ve sıcak plazmanın yaydığı elektromanyetik radyasyondur. Evren genişledikçe bu radyasyon soğumuş ve mikrodalga bölgesine kaymıştır. CMB, evrenin her yerinde eşit olarak gözlenebilir ve evrenin homojenliğini destekler.

Büyük Patlama teorisine göre, evren yaklaşık 13.8 milyar yıl önce tekil bir noktadan itibaren genişlemeye başladı. Bu noktada zaman ve uzay henüz tanımlanamazdı. Planck Çağı olarak adlandırılan bu dönemde, fizik yasalarının nasıl işlediği bilinmemektedir. Planck Çağı’ndan sonra Büyük Birleşik Çağ geldi. Bu dönemde dört temel kuvvet (kütleçekim, elektromanyetik, güçlü ve zayıf nükleer kuvvet) tek bir kuvvet olarak birleşmişti. Bu çağın sonunda güçlü nükleer kuvvet ayrıldı ve Büyük Patlama’nın ilk saniyesi tamamlandı.

Büyük Patlama’nın ilk saniyesinden sonra, evren hızla soğumaya ve genişlemeye devam etti. Zayıf nükleer kuvvet ve elektromanyetik kuvvet de ayrıldı. Bu dönemde evren, temel parçacıklardan (kuarklar, leptonlar, fotonlar, nötrinolar, gluonlar, bozonlar) oluşan bir çorba gibiydi. Evren soğudukça kuarklar güçlü nükleer kuvvet sayesinde hadronlara (protonlar, nötronlar) bağlandı. Bu döneme Hadron Çağı denir.

Hadron Çağı’ndan sonra Lepton Çağı geldi. Bu dönemde evren, leptonların (elektronlar, pozitronlar, nötrinolar) hakim olduğu bir ortama dönüştü. Elektronlar ve pozitronlar birbirleriyle yok olup fotonlara dönüştüler. Bu dönemin sonunda evren yeterince soğudu ve protonlar ile elektronlar hidrojen atomları oluşturmak için birleşebildiler. Bu döneme Nötral Atom Çağı denir.

Nötral Atom Çağı’nda evren şeffaflaştı ve fotonlar serbestçe hareket edebildiler. Bu fotonlar bugün CMB olarak gözlenmektedir. Bu dönemde evren homojen ve izotroptu, yani her yönde aynı görünüyordu. Ancak küçük yoğunluk farklılıkları vardı ve bunlar kütleçekimin etkisiyle büyüdü. Bu farklılıklar daha sonra galaksilerin ve yıldızların oluşumuna yol açtı.

Evrenin yaklaşık 400 milyon yıl sonra ilk yıldızlar oluşmaya başladı. Bu döneme Yeniden Iyonlaşma Çağı denir, çünkü hidrojen atomları yüksek enerjili fotonların etkisiyle elektronlarını kaybederek iyonize oldular. Yeniden Iyonlaşma Çağı’ndan sonra Galaksi Oluşumu Çağı geldi. Bu dönemde kütleçekim kümeleri halinde maddeyi çekti ve galaksileri oluşturdu. Galaksiler arasındaki boşluklarda da karanlık madde adı verilen gizemli bir madde vardı.

Galaksi Oluşumu Çağı’ndan günümüze kadar olan süreçte evren daha da genişledi ve soğudu. Galaksiler içinde yıldızlar doğdu ve öldü. Bazı yıldızlar süpernova patlamalarıyla ağır elementleri uzaya saçtı. Bu elementler daha sonra yeni yıldızların ve gezegenlerin oluşumuna katkıda bulundu. Evrende yaşamın nasıl ortaya çıktığı ise hala büyük bir sır.

Büyük Patlama teorisi, evrenin geçmişi hakkında bize çok şey anlatırken, geleceği hakkında ise kesin bir şey söyleyemez. Evrenin nasıl sonlanacağı, genişlemenin nasıl devam edeceği ve karanlık enerjinin ne olduğu gibi sorular hala cevap bekliyor.