Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat

Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması'nın (CMB) Kuvvet Tayfı Nasıldır?

Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması'nın (CMB) Kuvvet Tayfı Nasıldır? Physics World
6 dakika
487
Evrim Ağacı Akademi: Astrofizik Yazı Dizisi

Bu yazı, Astrofizik yazı dizisinin 7. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Kütleçekim Dalgaları Nedir? LIGO Neyi, Nasıl Keşfetti?" başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
Tüm Reklamları Kapat

Kozmik mikrodalga arkaplan ışınımı (CMB), evrenin yaklaşık 380.000 yıl yaşındaki halinden arta kalan ve günümüzde gökyüzünün her bölgesinden yaklaşık 2.73 K sıcaklıkta ölçtüğümüz bir mikrodalga ışınımıdır. Bu cümledeki en önemli ifade, yaklaşık 2.73 K ifadesi, çünkü bu ışınımın gökyüzündeki dağılımı incelediğimizde, mikrokelvin (0.001 K) düzeyinde sıcaklık dalgalanmaları olduğunu görüyoruz. Bu dalgalanmaların analizini de kuvvet tayfı ile yapıyoruz. Yani Hubble sabiti, evrenin yoğunluğu (baryonik madde yoğunluğu, karanlık madde yoğunluğu), evrenin geometrisi, evrenin yaşı gibi kozmolojik parametreler hakkında edindiğimiz bilgiler, CMB'deki sıcaklık dalgalanmalarının analizine dayanıyor.

Phys.org

Yukarıdaki CMB haritasından da görüldüğü üzere, CMB üzerinde bazı bölgeler diğerlerine göre daha soğukken bazıları da diğerlerine göre daha sıcaktır (mavi ve kırmızı bölgeler). Fakat ortalamaya baktığınızda 2.73 K'lik bir sıcaklık görülür, bu dalgalanmalar yalnızca mikrokelvin (0.001 K) düzeyindedir. Buna rağmen, bu görüntü evrenin dinamiği hakkında oldukça önemli bilgiler taşır.

Fourier analizinden bildiğimiz üzere fonksiyonlar, ayrı ayrı dalga fonksiyonları şeklinde ifade edilebilir. Fizikte bunu yapmaktaki amaç, gerçekleşen fiziksel olayları ayrı ayrı ele alabilmektir. Her dalga, ayrı bir anlam taşır. Üst üste binmiş bin dalgayı tek seferde anlamak mümkün olmadığından, bunları küçük alt parçalara ayırıp bu şekilde her bir parçayı ayrıca anlayarak en sonunda birleştirip bütün hakkında fikir edinebilirsiniz. Fizikte dalga analizi ile yapılan işlem, kabaca bunu ima eder.

Tüm Reklamları Kapat

CMB her yönden geldiği için, bu dalga analizinin bir küre üzerinden yapılması gerekir. Bunu da Laplace denklemini küresel koordinatlarda çözerek elde ederiz. Bunun çözümü ise küresel harmoniklerdir.

Aslında çoğunluğun da kuantum mekaniğinden aşina olduğu ll ve mm sayıları buradan gelmektedir. Buradaki ll sayısı kabaca, CMB'de gördüğümüz öbeklenmelerin açısal boyutuna denktir. ll sayısı ne kadar büyükse, CMB'de incelenen öbeklenmenin boyutu da o kadar küçüktür. Sonuç olarak, açısal boyuta (ya da multipol moment ll'ye) karşılık, sıcaklık dalgalanmalarının karesinin grafiği çizildiğinde, kuvvet tayfı (İng: "power spectrum") elde edilir. Buradaki kuvvet kelimesi, üstel bir fonksiyon kullanılmasından gelir. Bu yüzden burada "power" kelimesini "güç" olarak değil, "kuvvet" olarak çevirmek gerekir ve bu bizim bildiğimiz kuvvet kavramına değil, bir sayının kuvveti, üssü anlamına gelir.

Kuvvet Tayfı

Aşağıdaki grafikte de görüldüğü üzere, farklı değerlere karşılık gelen çeşitli pikler ve bunların farklı genlikleri söz konusudur. Örneğin ilk pikin l≈220l\approx220 değerine karşılık geldiği görülmektedir (Bu değer, gökyüzünde kabaca 1 derecelik açısal boyuta karşılık gelir). İlk pikin bu değerde olması, evrenin düz bir geometriye sahip olduğuna işaret eder. Eğer l>220l>220 olsaydı, yoğunluk parametresinin değeri 1'den daha küçük olurdu, yani evren açık bir geometriye sahip olurdu. Benzeri bir şekilde eğer l<220l<220 olsaydı, bu da evrenin kapalı bir geometriye sahip olduğuna işaret edecekti. Yani ilk pikin konumu, evrenin geometrisi hakkında bir bilgi taşımaktadır.

University of Birmingham

Aynı zamanda grafikteki noktaların sayısı, grafikte daha büyük ll değerlerine (daha küçük açısal boyutlara) gidildikçe artmaktadır. Bu durum, istatiksel analiz ile alakalıdır. CMB'yi çeşitli büyüklükte parçalara bölerken daha küçük parçalara böldüğünüzde, parçacık sayınız daha fazladır ve bu da istatistiksel hatanın daha az olacağı anlamına gelir. Başlangıçtaki değerlerde ise, örneğin l=2l=2 için (90 derecelik bir alan için) gökyüzünü yalnızca birkaç parçaya bölebilirsiniz. Burada istatistiksel hata fazla olacaktır. Bunu bir ülkedeki seçim sonucunu, on kişilik bir anketle belirlemeye çalışmak olarak düşünebilirsiniz. Ne kadar çok kişiye sorarsanız, o kadar kesin sonuç elde edersiniz. Yani gökyüzünü ne kadar çok parçaya bölerseniz, hatanız o kadar azalır. Grafiğin sol tarafındaki mavimsi-yeşilimsi bar bu durumdan kaynaklı hatayı gösterir ve kozmik varyans olarak adlandırılır.

Tüm Reklamları Kapat

Kuvvet tayfına bakıldığında dikkat çeken şeylerden biri, l=2l=2 değerinden başlamasıdır. Oysa ki l=0l=0 ve l=1l=1 değerleri de mevcuttur. l=0l=0 (monopol) momenti, basitçe tüm gökyüzündeki sıcaklık dalgalanmasının ortalamasını ima eder. Fiziksel açıdan önemli bilgiler taşımasına karşın, değerini belirlemek kozmik varyans sebebiyle zordur. l=1l=1 dipol momenti ise, CMB'nin durgun referans sistemine göre uzaydaki hareketimizi ifade eder. İçerisinde bulunduğumuz uzayda bir hareketimiz olduğundan, bir yönden gelen CMB fotonları kırmızıya kayarken, diğer yönden gelenler maviye kaymaktadır. Dipol momentinin haritası aşağıdaki gibidir.

University of Cambridge-Institue of Astronomy (M. Pettini)

Kuvvet Tayfının Biçimi

Kuvvet tayfının biçimi, bize kozmolojik parametrelerin ne olması gerektiğini söyler. Böylelikle sadece CMB'ye bakarak (ve elbette ona oldukça karmaşık analizler uygulayarak), evren hakkında bilgi edinebiliyoruz.

Professor, Department of Astronomy and Astrophysics University of Chicago

Yukarıdaki çalışmada; (a) evrenin geometrisi, (b) karanlık enerji yoğunluğu, (c) baryonik madde yoğunluğu ve (d) madde yoğunluğu parametrelerinin değişimi durumunda, kuvvet tayfının biçiminin nasıl değiştiği gösterilmiştir. (a) grafiği, daha önce de bahsettiğimiz gibi l≈220l\approx220'de olan ilk pikin, toplam yoğunluk azaldıkça l>220l>220 bölgesine kaydığını göstermektedir. Toplam yoğunluğun azalması (1'in altına düşmesi) demek, evrenin açık bir geometriye sahip olacağı anlamına gelir. Dolayısıyla yeşil eğri düz bir evren için kuvvet tayfını, mor eğri ise açık bir evren için kuvvet tayfını gösterir. Düşük-ll değerleri bölgesinde, grafiğin sadece ötelenmekten ziyade, bir pik yapması gerektiği de görülmektedir. Fakat elde ettiğimiz kuvvet tayfı böyle bir bilgi taşımıyor. Bu sebeple, elimizdeki verilerin evren için düz bir geometriye işaret ettiğini söyleyebiliyoruz.

Benzer şekilde (b) grafiğinde karanlık enerji yoğunluğu azaldıkça, grafiğin sağ tarafa doğru ötelendiği görülmektedir. Günümüzde Planck 2015 sonuçlarına göre karanlık enerji yoğunluğu 0.69 olarak belirlenmiştir. Ayrıca yüksek karanlık enerji yoğunluğunun kuvvet tayfında düşük-ll değerlerinde kendini belli ettiği de görülmektedir. (c) grafiğinde baryonik madde yoğunluğu arttıkça, ilk pikin değerinin arttığı, ikincisinin azaldığı görülmektedir. Kabaca tek sayılı pikler artarken, çift sayılılar azalmaktadır.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Evrenin Başka Bir Yerinden CMB'yi Gözlemlemek

Evrenin başka bir yerinden kozmik mikrodalga arkaplan ışımasını gözlemleyebilseydik, bu durum çalışmalarımıza çok yardımcı olabilirdi. Göreceğimiz şey, aynı fiziksel sonuçları veren fakat pikseli pikseline eşit olmayan bir harita olurdu. Elimizde bu sefer büyük boyutlu parçacıklar için (düşük-ll değerleri için) daha çok veri olacağından, kozmik varyanstaki hata azaltılmış olurdu.

Bunun nedeni başka bir noktada, haritanın farklı fiziksel sonuçlar vermemesi gerekliliğidir. Çünkü içerisinde bulunduğumuz evren aynı evrendir. Fakat ölçümler sırasında ufak sapmalar olacaktır, bunlar da özellikle düşük-ll değerlerindeki hatayı azaltmamıza yardımcı olabilir. Ne yazık ki henüz böyle bir imkana sahip değiliz ve bu düşük-ll değerleri için hiç de hoşumuza gitmeyen bir hata aralığına sebep oluyor. Grafik, bu aralık içerisinde herhangi bir yerden geçebilir ve tam olarak nereden geçtiğini bilmemek, çıkarım yapmamızın önüne bir engel koyuyor.

Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
Evrim Ağacı Akademi: Astrofizik Yazı Dizisi

Bu yazı, Astrofizik yazı dizisinin 7. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Kütleçekim Dalgaları Nedir? LIGO Neyi, Nasıl Keşfetti?" başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
13
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

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
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 2
  • Muhteşem! 0
  • Bilim Budur! 0
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
Tüm Reklamları Kapat

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 24/06/2024 03:22:48 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/12625

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.

Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Beyaz
Görelilik
Bakteri
Hastalık Yayılımı
Organ
Yangın
Gıda Güvenliği
Regülasyon
Foton
Aşırı
Güneş
Sinaps
Yıl
Hamile
Karanlık Madde
Ekonomi
Uterus
Lgbt
Ses Kaydı
Göç
Kamuflaj
Sinek
Biyocoğrafya
Viroloji
Dışkı
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün bilimseverlerle ne paylaşmak istersin?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
Ö. Kayalı. Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması'nın (CMB) Kuvvet Tayfı Nasıldır?. (18 Mart 2024). Alındığı Tarih: 24 Haziran 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/12625
Kayalı, Ö. (2024, March 18). Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması'nın (CMB) Kuvvet Tayfı Nasıldır?. Evrim Ağacı. Retrieved June 24, 2024. from https://evrimagaci.org/s/12625
Ö. Kayalı. “Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması'nın (CMB) Kuvvet Tayfı Nasıldır?.” Edited by Ögetay Kayalı. Evrim Ağacı, 18 Mar. 2024, https://evrimagaci.org/s/12625.
Kayalı, Ögetay. “Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması'nın (CMB) Kuvvet Tayfı Nasıldır?.” Edited by Ögetay Kayalı. Evrim Ağacı, March 18, 2024. https://evrimagaci.org/s/12625.
ve seni takip ediyor

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