Reklam
Reklam

Evrenin Şekli Nedir? Uzay Düz mü, Küresel mi, Eğri mi?

Gece Modu

Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, özgün bir içeriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu içerik için kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Evren, bütün zamanlarda ve bütün yerlerde gerçekleşmiş şeyleri içeren “şey”dir. Bu olayların gerçekleştiği uzay-zaman ise, 3 uzay ve 1 zaman boyutuna sahiptir (Standart Model’in ötesinde bazı birleşik kuramlar daha fazla boyut önerir, ancak test edilmemişlerdir). Günümüzdeki deneyler, evrenin şeklinin düz ya da düze çok yakın olduğunu gösteriyor.

Bunu şöyle düşünün: Eğer bir yöne doğru sonsuz bir ışık kaynağı ile ışınlar gönderecek olsak, bu ışınlar sonsuza dek paralel bir şekilde yollarına devam ederler miydi, yoksa bir noktadan sonra yön değiştirmeye başlayarak birbiriyle kesişirler miydi? Hatta tüm Evren'i kat ettikten sonra başladıkları noktaya dönerler miydi? Eğer sonsuza kadar devam ederlerse, Evren düzdür demektir. Eğer bir yerden sonra yön değiştirmeye başlarlarsa, Evren eğri demektir. Eğer başladıkları noktaya dönerlerse, Evren küre demektir. Tabii ki Evren'in şekli tüm bu olasılıklardan herhangi birinin arasındaki bir şekil de olabilir.

Düz mü, Eğri mi?

2000’li yıllarda süpernovaların ışıkları üzerinde yapılan gözlemlerde evrenin yani uzayın (uzay-zamanın değil) hızlanarak genişlediği görülmüştür. Evren, ışık hızından daha hızlı genişleyebilir ve bu durum, Genel Görelilik Kuramı’ndaki “hiçbir şey ışık hızından hızlı gidemez” ilkesini asla ihlal etmez. Çünkü bu ilke uzay-zaman içerisinde hareket eden cisimlerin uzayda (uzay-zamanda değil) yaptığı harekete getirilen kısıtlamadır, uzayın kendisine değildir. 

Görelilik Kuramı, kütlenin uzay-zamanın yapısını eğdiğini de söyler. Deneylerle pek çok kez kanıtlanan bu eğrilik, kütleçekim dediğimiz olguyu oluşturur. Görelilik kuramı, evrenin yapısı hakkında da öngörü verebilir. Evrenin yapısı için üç seçenek vardır:

  • Evren pozitif eğriye sahiptir, bir küre gibi.
  • Evren negatif eğriye sahiptir, bir at eyeri gibi.
  • Evren düzdür, bir kâğıt gibi.

Geometrinin yapısı evrenin şekline bağlıdır. Mesela pozitif eğriliğe sahip bir evrende üçgenin iç açıları toplamı 180 dereceden büyüktür. Negatif eğriliğe sahip bir evrende üçgenin iç açıları toplamı 180 dereceden küçüktür, düz bir evrende ise üçgenin iç açıları 180 derecedir.

2000’li yıllarda süpernova patlamalarından gelen ışıklar üzerine yapılan deneylerin bulgularına göre, evrenin (uzayın), geniş ölçüde, düz ya da düze çok yakın olduğu tahmin ediliyor. Bulgulara göre uzayın her metreküpünde 5.7 hidrojen atomuna denk kütle bulunmaktadır; bu nedenle uzay da bomboş gibidir.

Küçük düzeylerde ise uzayın kesinlikle düz değildir; çünkü örneğin Güneş gibi büyük gök cisimlerinin (ve geri kalan her türlü kütleli cismin) etrafındaki uzay-zaman dokusu eğik haldedir. Zaten kütleçekimi dediğimiz kuvvet de bundan kaynaklanır.

Evren'in Şeklini Nereden Biliyoruz?

Evren'in nihai şekli, Evren'in yoğunluğu ile yakından ilişkilidir. Eğer ki karanlık madde ve karanlık enerji de dahil olmak üzere Evren'deki tüm madde ve enerjinin toplamı, Evren'deki enerjinin dışa doğru yayılma konsantrasyonunun içe doğru olan kütleçekim kuvvetini dengeleme miktarına birebir eşitse, uzay da her yöne doğru düz bir şekilde uzayacaktır.

Evren'in doğumuna yönelik en güçlü teorilerden biri olan Kozmik Enflasyon Teorisi, eğer ki umulduğu gibi doğruysa, erken dönemde düz bir Evren modeli öngörmektedir. İşte 2000'li yıllardan beri yapılan gözlemlerin umut vermesi de bundandır; çünkü Kozmik Enflasyon Teorisi'nin öngörüleriyle birebir uyumludur.

Evren'in Şekli Konusunda Başından Beri Yanıldık mı?

2019 yılında Nature Astronomy dergisinde yayınlanan bir makale, Evren'in aslında kendi etrafında kıvrılarak, tıpkı bir küre gibi kapalı bir şekilde olduğunu; dolayısıyla Evren'in düz olduğuna yönelik görüşün hatalı olduğunu ileri sürmektedir. Bu sonuca varmak için uzmanlar, çok kapsamlı bir kozmolojik veri setini inceleyip, Evren'in kapalı bir şekilde olma ihtimalini %99 kesinlikle tespit etmişlerdir. Ancak bu, Evren'in düz yapıda olduğuna yönelik önceki verilerle tamamen zıttır!

Söz konusu veriler, Planck Uzay Teleskobu'nun Kozmik Mikrodalga Artalan Işıması'na (CMB) yönelik gözlemlerine dayanmaktadır. Uzmanlar, CMB'ye ait ışığın son 13.8 milyar yılda ne düzeyde yolundan saptığına, yani "kütleçekim lensleme" miktarına bakmaktadırlar. CMB'ye ait fotonlar Dünya'ya ulaşana kadar ne kadar çok atom ile karşılaşırlarsa, o kadar yollarından sapacaklardır. Dolayısıyla bu fotonların yönü, Evren'in ilk anlarındaki orijinal doğum noktalarına işaret etmeyecektir.

Bu durum, veri setinde bulanıklaşmaya karşılık gelmektedir. Bu bulanıklaşmaya bağlı olarak bazı tepeler ve çukurlar düzleşmektedir. İşte bundan yola çıkan bilim insanları, CMB verilerinin erken Evren'in kritik yoğunluktan %5 daha fazla yoğun olduğunu, bu nedenle de metreküp başına ortalamada 5.7 hidrojen atomu yerine 6 hidrojen atomuna denk madde bulunduğunu, bu nedenle kütleçekiminin sanıldığından daha güçlü olduğunu ve buna bağlı olarak da Evren'in kendi üzerine kapanacak şekilde genişlediğini ileri sürmektedirler.

Roma Sapienza Üniversitesi'nde astronom olan ve söz konusu makalenin yazarlarından biri olan Alessandro Mechiorri şöyle diyor:

Eldeki veriler, net bir şekilde Evren'in kapalı bir şekli olduğuna işaret ediyor. Evren'in kapalı şekilde olduğunu gösteren CMB verileri ile Evren'in düzlüğüne işaret eden diğer veriler kozmolojik bir krizdir ve bu konudaki bilgilerimizi çok köklü bir şekilde gözden geçirmemizi gerektirmektedir.
Planck uydusundan gelen kozmik mikrodalga artalan ışıması (CMB) verileri
Planck uydusundan gelen kozmik mikrodalga artalan ışıması (CMB) verileri

Bu ilginç bir kriz; çünkü 2018 yılında Plank Teleskobu ile gözlem yapan devasa bir araştırma ekibi, Evren'in şekliyle ilgili zıt yönde sonuçlara ulaşmıştı. Öyle ki, o makalenin yazarları arasında bulunan Sussex Üniversitesi astronomlarından Antony Lewis şöyle diyor:

Yeni makalenin bulgularını istatistiki bir hata olmalıdır. Biz, bu olasılıklar üzerinde zaten fazlasıyla durduk.

Johns Hopkins Üniversitesi'nden kozmolog Graeme Addison ise şöyle diyor:

Belli seviyelerde bu tarz bir soruna işaret eden semptomların olduğunu reddedemeyiz. Sorun, tek bir yorumlamada görüş birliğine varamıyor oluşumuzdur.

Aslında verilerde bir uyumsuzluk olduğu uzun bir süredir biliniyordu. Hatta ESA tarafından yayınlanan veri setinden bunu görmek mümkün. Ancak kozmologlar, Evren'in eğimine yönelik hesapların 0 sonucundan 1 standart sapma değeri büyük veya küçük olması durumunda Evren'i "düz" olarak kabul etmektedirler. Çünkü verilerde rastgele dalgalanmalar elbette olacaktır ve bu hesaplar belirli hata payları çerçevesinde yapılmaktadırlar.

Ancak Nature Astronomy makalesinin yazarı olan uzmanlar, bu standart sapma değerinin 1 değil, 3.4 düzeyinde olduğunu ileri sürmektedirler. Bu, devasa bir sapmadır ve şans eseri böyle bir hatanın meydana gelme ihtimali, bir parayı 11 defa yazı (veya tura) atmak ile eşdeğerdir. Yani böylesi bir durumun hata olma ihtimali, %1'den daha düşüktür. İşte bu nedenle uzmanlar, Evren'in %99 ihtimalle eğik olduğunu ileri sürmektedirler.

2018 yılındaki makalenin yazarları, Evren'in eğikliğine yönelik verilerin işte bu %1'lik hata payına denk düştüğünü, her ne kadar rahatsız edici olsa da önemsenmemesi gerektiğini düşünmektedirler. Çünkü düz bir Evren, eldeki kozmolojik modellerle harika bir şekilde açıklanabilmektedir. Ancak diğer kozmologlar, veriyi teoriye uydurmanın hata olduğunu, veri ışığında teorileri değiştirmemiz gerektiğini hatırlatmaktadırlar.

Dahası, 2019'daki makalenin yazarlarından olan, Manchester Üniversitesi'nden Eleonora Di Valentino ve arkadaşları, kapalı bir Evren modelinin CMB'de bugüne kadar karşılaşılan birçok diğer sorunu da çözeceğini ileri sürüyorlar. Örneğin Evren'in var olabilmesi için gereken bazı anahtar değerler (örneğin karanlık madde ve karanlık enerji miktarları), CMB ışığının renklerindeki varyasyonlara bakılarak hesaplanmaktadır. Ama ilginç bir şekilde, Evren'in daha ufak kısımlarına bakarak bu hesapları yaptıklarında, daha büyük kısımlara göre farklı sayılar elde etmektedirler. Eğer Evren düz değil de kapalı ise, bu uyumsuzluklar ortadan kalkmaktadır!

ΛCDM: Evren'in 6 Parametreli Tanımlayıcısı

Evren'in yapısını tanımlayan model, ΛCDM olarak bilinmektedir. Model, sadece 6 parametre ile Evren'in neredeyse tüm özelliklerini tanımlamayı başarmaktadır. Kapalı Evren'i savunan kozmologlar, bu modele 7. bir parametre olarak Evren'in eğikliği parametresini eklememiz gerektiğini düşünmektedirler. Öyle ki, bu parametre eklenecek olursa, lenslemeye yönelik gözlemlerdeki tutarsızlıklar da ortadan kalkacaktır.

Ancak diğer kozmologlar, böylesi büyük bir adım atmadan önce bunun istatistiki bir hata olmadığından emin olmamız gerektiğinde ısrarcılar. Çünkü evet, bir parayı 11 defa üst üste aynı yüzde getirmek çok kolay değildir; ama CMB veri seti bu şekilde binlerce, on binlerce "para fırlatma" olasılığını barındırmaktadır. Dolayısıyla bu veri seti içinde bir yerlerde paranın 11 defa aynı yüz gelme ihtimali çok da şaşırtıcı veya olasılık dışı değildir.

Bir diğer sorun, 7. parametrenin Evren'e yönelik hesaplamaların birçoğunda gerekmiyor olmasıdır. Yani evet, bu durumda 7. bir parametre sorunu çözse de, geriye kalan modellerde böyle bir parametreye ihtiyaç duyulmaması, bunun tek seferlik bir sorun olma ihtimalini güçlendirmektedir. Dahası, CMB verilerinde dörderli gruplar halinde tespit edilen noktalardan alınan verilerle "lensleme düzeltmesi" yapıldığında, 7. parametreye olan ihtiyacı ortadan kaldıracak sonuçlara ulaşılmaktadır. Yani eldeki çatışmanın tek çözümü bu ek parametre değildir. Melchiorri şöyle diyor:

Olay, Evren'in kapalı olup olmaması değildir. Olay, veriler arasında tutarsızlık olmasıdır. Yani modelde bütüncüllük yoktur ve bir yerlerde bir şeyleri atlıyoruz. ΛCDM modeli ya hatalıdır, ya eksiktir.
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 2
  • Tebrikler! 4
  • Bilim Budur! 3
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 1
  • Güldürdü 1
  • İnanılmaz 3
  • Umut Verici! 1
  • Merak Uyandırıcı! 5
  • Üzücü! 1
  • Grrr... *@$# 1
  • İğrenç! 1
  • Korkutucu! 1
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • N. Wolchover. What Shape Is The Universe? A New Study Suggests We’ve Got It All Wrong. (2019, Kasım 04). Alındığı Tarih: 09 Kasım 2019. Alındığı Yer: Quanta Magazine
  • E. Di Valentino. (2019). Planck Evidence For A Closed Universe And A Possible Crisis For Cosmology. Nature Astronomy.
  • ESA. Planck Publications. (2019, Kasım 09). Alındığı Tarih: 09 Kasım 2019. Alındığı Yer: ESA
  • Planck Collaboration. (2019). Planck 2018 Results. Vi. Cosmological Parameters. ArXiV, sf: Planck Collaboration.

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 14/11/2019 05:50:27 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/4536

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Soru Sorun!
Reklam
Reklam
Öğrenmeye Devam Edin!
Evrim Ağacı %100 okur destekli bir bilim platformudur. Maddi destekte bulunarak Türkiye'de modern bilimin gelişmesine güç katmak ister misiniz?
Destek Ol
Gizle
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
“Hepimiz yıldız tozuyuz!”
Carl Sagan
Geri Bildirim Gönder