Olbers Paradoksu: Trilyonlarca Yıldız Barındırmasına Rağmen Uzay Neden Karanlık?

Ortalama bir tahminle, sadece Gözlenebilir Evren içerisinde 225 milyar büyük galaksi, 7 trilyon cüce galaksi ve 30 milyar kere trilyon adet yıldız olduğu düşünülüyor. Sadece bizim yıldızımız bile gezegenimizi gün boyu göz kamaştıracak düzeyde parlak yapabilirken; nasıl oluyor da Evren bu kadar karanlık? Daha önemlisi ise şu: Evren, neden bize simsiyah gözüküyor? Evren'in bir rengi var mı?

Bu sorular, gerçekten ilginç sorular; çünkü Evren'in ve ışığın/renklerin doğasına dair bize harika bilgiler sunuyor. Bu soruları, 2 ayrı şekilde cevaplandırmakta fayda var: İlki, Olbers Paradoksu adı verilen bir kozmolojik paradoks perspektifinden... İkincisi ise, ışığın fiziği açısından... Öncelikle, Olbers Paradoksu'na bir bakalım.

NASA/ESA/STScI

Olbers Paradoksu: Evren Neden Kapkaranlık?

Johannes Kepler'den Edmond Halley'e kadar birçok astronomun ve kozmologun kafasını karıştıran sorulardan birisi, Evren'in neden ışıkla dolu değil de kapkara bir yer olduğu sorusu olmuştur. Çünkü Evren eğer ki sonsuz büyüklükteyse, içerisinde sonsuz sayıda yıldız olmalıdır. Bu durumda, nereye bakarsak bakalım, mutlaka bir yıldız görmeyi beklerdik ve bu yıldızlardan saçılan ışıklar nihayetinde bize ulaşırdı. Dolayısıyla Evren, baştan sona ışıkla dolu olurdu! O zaman neden Evren kapkaranlık?

Bu paradoks ilk olarak 1823 yılında Alman astronom Heinrich Wilhem Olbers tarafından ifade edilmiştir; bu nedenle de Olbers Paradoksu olarak adlandırılır.

Olbers Paradoksu, günümüzde artık bir paradoks olmaktan çıkmıştır - ki yazımızın başındaki cümle, bunun nedeniyle ilgili bir ipucu veriyor olabilir. Ancak Evren'in neden ışıl ışıl olmadığını anlamak için, Evren'in ışıkla dolu olması gerektiğini düşündüren 3 olasılıktan söz etmemiz gerekir: sonsuz evren, statik evren, zamansız evren. Tıpkı öylece duran, içinde aynalarla dolu bir odanın içinde ışık yakmak gibi... Eğer Evren bu üç özelliğe birden sahipse, ışıkla dolu olmalıdır. Ancak ışıkla dolu değilse, bu üç özellikten en az birine sahip olmamalıdır.

Phys.org

İşte Olbers Paradoksunu paradoks olmaktan çıkaran kişi, 1920'li yıllarda Edwin Hubble olmuştur. Hubble, galaksilerin birbirinden uzaklaştığını fark etmiş ve Evren'in statik veya zamansız olmadığını, tam tersine zaman içinde durmaksızın genişlediğini keşfetmiştir. Bunun üzerine Büyük Patlama Teorisi inşa edilmiş ve çok sayıda yeni kanıt ile bu teori desteklenerek günümüzdeki en güçlü evren modeli haline gelmiştir. Bu teoriye göre Evren sonsuz yaşta değil, "sadece" 13.82 milyar yaşındadır. Ayrıca Evren, sonsuz da değildir.

Bunun paradoksu çözebilmesinin nedeni şudur: Evren ışıkla dolu değildir, çünkü Evren'deki yıldızların hepsi ezelden beri var değildir. Bazılarının ışığının bize ulaşabilmesi için yeterince zaman geçmemiştir ve dolayısıyla yıldızların tüm Evren'i ışıkla doldurabilmesi mümkün değildir. Dünya'ya ulaşan en eski ışık, en fazla 13.82 milyar yıl boyunca yol almış olan ışıktır. Bundan daha fazlasının bize ulaşması teorik olarak mümkün değildir. Bu da, Evren'deki devasa mesafelerle kıyaslandığında, Evren'in simsiyah olmasının ardındaki nedeni açıklamaktadır.

En azından şu anda... Çünkü Büyük Patlama'nın erken evrelerinde aslında tüm Evren aşırı sıcak ve yoğundu. Ve tam da beklendiği gibi, ışıkla doluydu! Nereye bakarsanız bakın, her yerde ışık vardı. Ancak Evren genişleyip soğudukça, ışık kaynaklarından çıkan ışığın kat etmesi gereken mesafe artmaya başladı. Yani uzay-zaman dokusunun kendisi genişliyordu ve bu genişleme, ışığı da adeta sündürüyordu. Bu sünmeye bugün kızıla kayma adını veriyoruz. Günümüzde Büyük Patlama'dan kalma ışık o kadar fazla sünmüştür ki, artık kızılötesinin de altındaki dalga boylarına ulaşmıştır ve bu nedenle görülebilir dalga boyunda değildir.

Yine de bir soru açıkta kalıyor: Neden uzay-zaman dokusunun kendisi siyah? Yani neden yeşil veya pembe ya da mor değil de siyah? Bu da, bir diğer yazının konusu.