Evrenin genişlemesi nedir ve nasıl gözlemlenir?

Evrenin genişlemesi, evrendeki galaksilerin birbirlerinden uzaklaşmasıyla gözlemlenen bir olgudur. Bu genişleme, Büyük Patlama'dan (Big Bang) sonra başlamış ve o zamandan beri devam etmektedir. Bu teoriye göre, evrenin başlangıcında, tüm madde ve enerji son derece yoğun ve sıcak bir nokta (tekillik) halinde toplanmıştı. Büyük Patlama sonucunda bu noktadan yayılan madde ve enerji, evrenin genişlemesine ve soğumasına yol açtı.

Nasıl Gözlemlenir?

Kırmızıya Kayma (Redshift):

Edwin Hubble'ın 1929'da yaptığı gözlemler, evrenin genişlediğini ilk gösteren bulgulardan biriydi. Hubble, galaksilerin ışığının dalga boylarının kırmızıya kaydığını gözlemledi. Bu olgu, Doppler etkisiyle açıklanabilir: Bir ışık kaynağı gözlemciden uzaklaştıkça, ışığın dalga boyu uzar ve bu da kırmızıya kayma olarak adlandırılır. Hubble, galaksilerin bizden ne kadar uzaksa, o kadar hızlı uzaklaştığını ve bu nedenle evrenin genişlediğini öne sürdü.

Kozmik Mikrodalga Arka Plan Radyasyonu (CMBR):

1965'te keşfedilen Kozmik Mikrodalga Arka Plan Radyasyonu, Büyük Patlama'dan kalan ışımanın izidir. Bu radyasyon, evrenin genişlediğinin ve bu genişlemenin çok erken dönemlerde başladığının en güçlü kanıtlarından biridir. CMBR, tüm evren boyunca yaklaşık 2.7 Kelvin derecesinde sabit bir sıcaklıkta ölçülmektedir.

Standart Mumlar (Cepheid Değişenleri ve Süpernovalar):

Cepheid değişen yıldızları ve Tip Ia süpernovalar gibi astronomik olaylar, uzaklık ölçümlerinde standart mum olarak kullanılır. Bu nesnelerin parlaklığı ve evrenin genişleme oranı arasında bir ilişki kurularak, evrenin genişleme hızı (Hubble sabiti) hesaplanabilir.

Evrenin Geometrisi:

Evrenin genişleme hızı ve geometrisi, süpernova gözlemleri ve galaksi kümelerinin dağılımı gibi büyük ölçekli yapıların gözlemlenmesiyle de incelenir. Bu tür gözlemler, evrenin düz, açık ya da kapalı bir geometrik yapıya sahip olup olmadığını ve genişleme hızının zamanla nasıl değiştiğini anlamamıza yardımcı olur.

Evrenin genişlemesi, kozmoloji ve astrofizik alanında en temel ve önemli olgulardan biridir ve evrenin kökeni, yapısı ve kaderi hakkında derin bilgi sunmaktadır.^[1][2][3][4]

Esasında evrenin gelişmesi dediğimiz şey evrende bulunan herhangi iki parça(Yıldızlar galaksiler vs.) arası mesafenin zamanla artmasıdır. Fakat bu mesafe artışı esnasında cisimlerin hareketi gözlemlenmez. Yani teknik olarak evrenin uzay-zaman dokusunda değişen şey uzaysal ölçeğin zaman içinde artışı ile cisimlerin artan hızlarda birbirinden uzaklaşmasından başka bir şey değildir. Nasıl gözlemlendiği sorusuna gelindiğinde ise karşımıza pek çok insanın en azından teleskobundan ötürü ismine hakim olduğu Edwin Hubble çıkıyor. O dönem Wilson Gözlemevinde çalışan Hubble ışığın tayfını incelerken Vesto Slipher'ın bulduğu kırmızıya kaymayı(red shift) galaksilerin uzaklaşmaları ile bağdaştırarak anlam kazandırmasıdır. Öyle ki uzaklaşan cisimden gelen elektromanyetik dalganın dalga boyu, uzaklaşma süratine bağlı olarak artar. Hubble'ın keşfettiği de bu bağlamda oldukça kritikti. Bunu günümüzde de Doppler Etkisi veya Doppler Kayması olarak biliyoruz. Akla gelebilecek bir diğer soru ise evrendeki bu eksponansiyel(zamanla artan) genişlemeyi ,kütleçekime rağmen, sağlayan kuvvet veya etkinin ne olduğudur. Bu bakımdan bilim insanları tam olarak nasıl olduğu konusunda bir fikir birliğine varılamayan kütleçekimden daha yoğun bu etkiye karanlık enerji ismini verdiler. Nitekim bu karanlık enerji kavramı gözlem sonuçları ile de bir baglantı kurulumamasından ötürü, günümüzde bir fiziki gerçek olmaktan çok bir tartışma konusu olarak görülmektedir. Konu ile ilgili daha ayrıntılı araştırma için bkz. Hubble Kanunu bkz. Overbye, Dennis (20 Şubat 2017). "Cosmos Controversy: The Universe Is Expanding, but How Fast?" New York Times^[1][2][1]