Evrenin Yoğunluğu Ne Kadardır ve Nasıl Hesaplanır?

-
Özgün
Özgün Nedir?
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.
Evrenin geometrisini belirleyen parametre, evrenin yoğunluğudur. Eğer evrenin yoğunluğu, kritik yoğunluk değerinden fazlaysa, geometri kapalı bir geometri; kritik yoğunluktan az bir yoğunluğu sahipse açık bir geometriye sahip olur. Tam olarak kritik yoğunluğa eşit miktarda yoğunluk olması durumunda da evrenin geometrisi düz olacaktır (bkz. Kozmoloji: Evrenin Geometrisi). Fakat evrenin yoğunluğunu nasıl ölçersiniz?
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F4d005df070d2e678bff9da79de08dfe0.png)
Evrenin Yoğunluğu
Evrenin belirli bir bölgesini alıp tartıya koyma imkanımız yok, fakat belirli yöntemler izleyerek o bölgenin kütlesini tahmin edebiliriz. Sonra bu yöntemi her bölgeye uygulayarak toplam yoğunluğu bulmaya çalışırız. Fakat bu pek de pratik bir yöntem değildir. Çünkü öncelikle bir şeyin kütlesini ölçebilmek için, onu görebilmeniz gerekir. Bir galaksinin kütlesini, onun parlaklığından yola çıkarak tahmin edebilirsiniz. Çünkü parlamasına sebep olan şey, içerisinde bulunan yıldızlardır ve bunların kütleleri aşağı yukarı tahmin edilebilir. Fakat yıldızlarası ortamda bulunan madde ve intergalaktik ortamda bulunan maddenin kütlesini hesaplamak o kadar kolay değildir.
Üstüne üstlük, gözlemler göstermiştir ki, gördüğümüz bu madde aslında bir bütünün çok ufak bir parçası. Bunun yanında bir de hiçbir şekilde gözleyemediğimiz, fakat etkileri sayesinde dolaylı olarak farkında olduğumuz karanlık madde bulunuyor (bkz. Karanlık Madde Nedir?). Bu da yetmiyor, bir de karanlık enerji bulunuyor.
Bugün mevcut teorik bilgimiz ile elde ettiğimiz gözlem sonuçları bize, evrenin yalnızca %4.9'unun bildiğimiz, baryonik maddeden oluştuğunu gösteriyor. %26'lık kısmı karanlık maddeye aitken, %69.1'lik kısmı da karanlık enerjiye ait.
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2Fc432b1e2ad40cf9462d6b62370e5d6bb.png)
Bu ölçümler ise, kozmik mikrodalga arkaplan ışıması (CMBR) olarak bildiğimiz, evrenin yaklaşık 400.000 yıllık yaşından arta kalan ışınımdan elde ettiğimiz veriler sayesinde yapılıyor. Çok detaylı analizler, kuvvet tayfı sayesinde incelenerek, yoğunluk dağılımları belirlenebiliyor (bkz. Kozmoloji: Kuvvet Tayfı). Tayfın biçimi, yoğunluk parametrelerinin dağılımı hakkında doğrudan bilgi veriyor, böylece maddeyi doğrudan gözlemeden, bildiğimiz davranışını yorumlayarak, evren üzerindeki etkisinden, dağılımının ne olduğunu bilebiliyoruz (daha fazla detay için bkz. Kozmoloji: Kozmolojik Parametreler ve Belirlenme Yöntemleri).
Evrenin belirlenmiş yoğunluk değeri: 8.64 x 10-27 kg m-3. Oldukça ufak bir değer gibi görünebilir, fakat birimler galaksi kütlesine ve intergalaktik mesafeye çıkarıldığında, sonucun oldukça normal olduğu görülür. Bu değer aynı zamanda kritik yoğunluğa da yaklaşık olarak eşittir, bu da aşağıda tanımlanan yoğunluk parametresinin 1'e yaklaşık eşit olduğunu gösterir.
İleri Okuma
Yoğunluk parametresi (omega), toplam yoğunluğun kritik yoğunluğa oranı olarak aşağıdaki şekilde tanımlanır.
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2Fa7814b1fc935016d1db8616d16dd7fec.png)
Burada kritik yoğunluk, Friedmann denklemlerinden k=0 (düz bir evren) için elde edilen yoğunluk değeridir ve aşağıdaki değere sahiptir.
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2Fbd21ecaaec30c7d77a722bcd06db42e4.png)
Genellikle Hubble sabiti yerine, birimsiz h değeri kullanılır. Yukarıdaki h ifadesi, aşağıdaki şekilde tanımlanır.
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2Fdc5f25a191fab1ba35b21a01b0390356.png)
Yoğunluk parametresi (omega), bileşenleri cinsinden aşağıdaki şekilde ifade edilebilir. Bunu farklı kaynaklarda farklı şekilde görebilirsiniz. Genellikle baryonik madde, karanlık madde ve karanlık enerji olarak üçe ayrılır. Fakat bazen relativistik madde, relativistik olmayan madde gibi sınıflandırmalar da girebilir.
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2Fae355282c1ecd6d6e34bcc0d96d2fa0d.png)
Toplam yoğunluğun 1 olması gerekmediğine dikkat edin. Yoğunluk parametresi, toplam yoğunluğun kritik yoğunluğa oranı olduğundan herhangi bir değeri alabilir. Fakat düz bir evren için bu değer 1'dir. Bu yüzden bizim sonuçlarımızda omega 1 olarak gösterilir.
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F19522a2278e61d4d91bd69c08e75c456.png)
Yukarıdaki tabloda, yoğunluk parametrelerinin güncel değerlerini (Planck 2015) görebilirsiniz.
Bu konular hakkında biraz daha teknik detay merak ediyorsanız:Evrenin Gözlemsel Özellikleri
Kozmoloji konularını detaylı olarak ele aldığımız başlıklara yazı dizilerimize giderek ya da aşağıdaki bağlantılardan ulaşabilirsiniz.
1. Kozmoloji - 0: Kozmoloji (Evren Bilimi) Nedir?
2. Kozmoloji - 1: Evrenin İlk Üç Dakikası
3. Kozmoloji - 2: Kozmolojik İlke – Homojenlik ve İzotropi
4. Kozmoloji - 3: Robertson-Walker Metriği
5. Kozmoloji - 4: Kozmik Uzaklık Merdiveni
6. Kozmoloji - 5: Evrenin Geometrisi
7. Kozmoloji - 6: Evrenin Yoğunluğu
8. Kozmoloji - 7: Evrenin Yaşı
9. Kozmoloji - 8: Hubble Sabiti
10. Kozmoloji - 9: Son Saçılma Yüzeyi ve Foton Ayrışması
11. Kozmoloji - 10: Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işınımı (CMBR)
12. Kozmoloji - 11: CMB Kuvvet Tayfı
13. Kozmoloji - 12: Genel Görelilik Teorisinin Gözlemsel Testleri
14. Kozmoloji - 13: Kozmolojik Parametreler ve Belirlenme Yöntemleri
15. Kozmoloji - 14: Gökada Dönme Eğrisi
16. Kozmoloji - 15: Çekimsel Merceklenme
17. Kozmoloji - 16: Aktif Galaksi Çekirdeği (AGN)
Hazırlayan:Ögetay Kayalı
Referanslar
1. Coles, P., & Lucchin, F. (2002). Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure. Wiley.
2. Liddle, A. (2015). An Introduction to Modern Cosmology. Wiley.
3. Planck Collaboration, Ade, P. A. R., Aghanim, N., Arnaud, M., Ashdown, M., Aumont, J., … Zonca, A. (2015). Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters. arXiv, 1502.01589. https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
Görsel: BBC-Earth
İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
Soru & Cevap Platformuna Git- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
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 09/06/2023 01:33:12 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/12949
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.