Evrenin Yoğunluğu Ne Kadardır ve Nasıl Hesaplanır?

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?

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.

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.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor. Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak... Daha fazla göster

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Burada kritik yoğunluk, Friedmann denklemlerinden k=0 (düz bir evren) için elde edilen yoğunluk değeridir ve aşağıdaki değere sahiptir.

Genellikle Hubble sabiti yerine, birimsiz h değeri kullanılır. Yukarıdaki h ifadesi, aşağıdaki şekilde tanımlanır.

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.

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.

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