Kozmoloji - 5: Evrenin Geometrisi

-
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 Geometrisi
Evrenin geometrisini belirleyen şey, evrendeki madde yoğunluğudur. Yani evrendeki toplam madde miktarını değiştirebilseydiniz, evrenin geometrisi de değişecekti. Bunu anlamak, genel göreliliğin basit tanımını anlamakta yatar: "Madde, uzay-zamana nasıl büküleceğini söyler; uzay-zaman da maddeye nasıl hareket edeceğini...". Yani eğer madde miktarı çok fazla olursa, uzay bundan ciddi ölçüde etkilenecektir. Dolayısıyla evrenin geometrisi, doğrudan yoğunluğuna bağlıdır.Eğer yoğunluk çok az olursa, evren bundan çok az etkilenir ve bu yüzden açık bir geometriye sahiptir. Eğer yoğunluk haddinden fazla olursa bu sefer, evren kapalı bir geometriye sahip olacaktır. İşte tam bu iki değerin arasında, spesifik bir yoğunluk değerinde ise evren düz bir geometriye sahiptir. Evrenin düz olabilmesi için (öklidyen) gerekli bu yoğunluk değeri, kritik yoğunluk olarak adlandırılır.
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F4d005df070d2e678bff9da79de08dfe0.png)
Açık, Düz ve Kapalı Evren
Uzayda, herhangi bir konumdan birbirine paralel iki ışın demeti gönderdiğimizi düşünelim. Öyle hassas bir ayarımız olsun ki, bu ışın demetleri birbirine gerçekten de paralel bir şekilde ilerlesin, yani bizim bir hatamız olmasın. Beklediğimiz şey, bu iki ışın demetinin sonsuza kadar birbirine paralel gideceğidir. Zaten lisede aldığımız dersler de bize paralel iki ışın demetinin, asla bir noktada kesişmeyeceğini söyler. Fakat genelde şu ifade, ne yazık ki gereksizgörülüp üzerinde durulmaz, oysa ki çok hayati bir anlam taşır: Bunlar öklidyen bir geometri üzerinde geçerlidir. Yani bu iki ışın demetinin sonsuza kadar birbirine paralel gitmesi, ancak düz bir geometri üzerinde geçerlidir.Eğer evren kapalı bir geometriye sahipse, bu iki ışın demeti birbirlerine yaklaşırlar ve bir noktada kesişirler. Küre şeklinin üzerinde olan da budur. Meridyenler, birbirlerine paralel gibi görünseler de kutup noktalarında kesişirler, bu durum, geometrinin doğal bir sonucudur. Aksi şekilde, eğer evren açık bir geometriye sahipse, bu iki ışın demeti birbirinden uzaklaşır (ıraksar).
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F2f7a3ca43e05f0620ad7ebad49699cf2.png)
Kapalı Evren Varsayımı Altında Bir Düşünce Deneyi
Varsayalım ki, kapalı bir evren modeline sahibiz. Bunu Dünya üzerindeki harekete benzetmenin ne gibi problemlere yol açabileceğini ele alalım. Dünya üzerinde yaptığımız hareket, denizden dümdüz ilerleyip aynı noktaya gelmek olsun. Ya da işi biraz daha ileriye götürüp, uçakla biraz yükseldiğimizi, sonra başladığımız noktaya döndüğümüzü düşünelim. Fakat yeterince yükselirsek, Dünya'nın dışına çıkabiliriz. Aslında Dünya üzerinde yaptığımız hareket, bizim tercihimize bağlıdır. Geometri bizi oraya sürüklemez ve yukarı yönde ilerlediğimiz takdirde, bunu rahatça anlayabiliriz, çünkü bu şekilde başladığımız yere varmaz, uzaya çıkarız.Fakat kapalı evren modelinde böyle değildir. Hangi yönde ilerlerseniz ilerleyin, hareketin yönünden bağımsız olarak, aynı noktaya geri dönersiniz. Bu yüzden, evreni geometrik olarak düşünmek, matematiksel olarak düşünmekten çok daha zordur ve belki de şu an için anlamsızdır. Elbette birçok bilimsel keşif, zor olan bir kavramı hayal edip kavradıktan sonra çıkmaktadır. Fakat entelektüel düzeyde bir bilgi edinmek adına, bu tipte konuların basit yanlarıyla ele alınması, belki de çok daha etkili olacaktır. Bu bilimde de böyledir ve unutmamak gerekir ki, fizik, yerel olarak incelendiğinde basittir. Olayı karmaşıklaştırmak, sadece çözümü basit bir problemi süsleyerek zorlamaktan ibaret olacaktır.
Evrenin Bilinen Geometrisi
Bu durumda evrenin geometrisini nasıl ölçebiliriz? Birbirine paralel iki ışın demeti gönderip, belirli bir uzaklık sonra onların ne durumda olacağını ölçmek ne pratiktir ne de anlamlıdır. Çünkü geometrinin şekil itibariyle yapısı, onun ne kadar mesafe sonra ne kadar büküleceğini söylemez, sadece ne şekilde büküleceğini söyler. Bu da yine onun ne kadarlık bir eğriliğe sahip olduğunu bilmemizi gerektirir ki zaten ölçmek istediğimiz şey de buydu. O yüzden farklı bir metoda ihtiyaç vardır.Aslına bakarsanız cevabı en başında ele aldık, evrenin yoğunluğu, geometrisini belirliyordu. Yani bir şekilde evrenin yoğunluğunu hesaplar ve bunun kritik yoğunluk ile karşılaştırmasına bakarsak, evrenin nasıl bir geometriye sahip olacağını söyleyebiliriz. Peki evrenin yoğunluğunu nasıl ölçebiliriz?
Bildiğimiz üzere yıldızlar belirli bir ışıma yapıyor, dolayısıyla bir galaksinin toplam parlaklığına bakıp "Burada şu kadar yıldız olmalı" diyebiliriz. İstatistiksel metotlar uygulayarak belirli bir kütle belirleyebiliriz. Fakat galaksilerin merceklenme etkisini incelediğimizde, genel görelilik bize, ölçtüğümüzden çok daha fazla maddenin orada olması gerektiğini söylüyor. Orada bükülen uzay-zaman, görüp ölçebildiğimiz maddenin böyle bir etkiyi yapabilmesi için yetersiz, bu noktada orada bir karanlık madde olması gerektiğini söylüyoruz. Peki bu oran her galakside değişiyorsa, eğer galaksiler arasında da bulunuyorsa, biz göremediğimiz bir şeyi nasıl ölçeceğiz? Sürekli merceklenme etkisini kullanma şansımız yok maalesef.
Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işınımı (CMB-R)
Aslında tüm bunları, tek bir şeyden çıkarabiliyoruz: Kozmik mikrodalga arkaplan ışınımı(CMB-R). CMB, kozmolojik parametreleri ölçmemize olanak tanır. Adıyla ve fotoğraflarıyla bu kadar popüler hale gelmesinin sebebi de budur. Bunun yanında diğer metotlarla yaptığımız ölçümler sayesinde bir karşılaştırma yaparak, verilerimizin doğruluğunu test edebiliyor ve daha keskin sonuçlara varabiliyoruz./evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F2e5f83d667f99815177a9add0d521794.png)
/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F2f93eef8e51d9e7a48624b1cc018ad0f.png)
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. Can Kılınç, Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü, Galaksiler ve Kozmoloji ders notları
2. Lawrence Krauss, Hiç Yoktan Bir Evren, Syf. 59-74
3. Australian National University: Cosmology, EdX Lectures
4. Peter Coles & Paul Francis, Cosmology, Part I: Observable Properties of the Universe
5. Antony Lewis, University of Sussex, Planck 2015 parameter constraints
6. Hans Kristian Eriksen, University of Oslo, AST5220 - An Introduction to the CMB Power Spectrum
Görseller
Figür 1: <https://www.learner.org/courses/physics/visual/visual.html?shortname=omega>
Figür 2: <http://physicsworld.com/cws/article/print/2010/jun/02/dark-energy-how-the-paradigm-shifted>
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 05/02/2023 16:32:59 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/12760
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.