Videonun ötesi
Video, Evren'in genişleme hızının neden ivmelendiğini ve bunun açıklaması olarak öne sürülen karanlık enerji kavramını genel görelilik, Hubble–Lemaître yasası, kırmızıya kayma ve Tip Ia süpernovalar gibi gözlemsel araçlar eşliğinde anlatıyor. Einstein'ın kozmolojik sabiti (Λ) tarihçesi, Hubble sabiti ve Hubble gerilimi, karanlık enerjinin olası fiziksel açıklamaları (vakum enerjisi, kuintesens, moduli) ile Evrenin geleceğine dair senaryolar tartışılıyor.
Kütle ve enerjinin civarındaki uzay-zaman dokusunu bükerek algılanan kuvvet; kütlenin öbeklenmeye ve kendi üzerine çökmeye meyilli olmasına neden olur. Örnek olarak bir elmanın yukarı fırlatıldığında Dünya'nın çekimiyle geri inmesi, gezegenlerin, yıldızların ve galaksilerin bir arada durmasını sağlayan etkidir.
Bir cismin bir gök cisminin (örneğin Dünya'nın) yerçekim kuyusundan tamamen kurtulmak için ulaşması gereken minimum hız; Dünya için saniyede 11.2 kilometre olarak verildi.
Evrenin yaklaşık 13.7 milyar yıl önce bugünkünden çok daha küçük bir noktadan başlayıp her noktada, her yöne doğru genişleyerek evrildiği olay/teori; Evrenin genişlemesinin başlangıcı olarak tarif edilir.
Kütle ile etkileşen, kütlenin davranışına göre eğilip bükülen doku; Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi'nde kütle ve enerjinin davranışının sol tarafı ile bu dokunun nasıl eğildiğinin ifade edildiği çerçevedir.
Albert Einstein'ın 1915'te geliştirdiği, uzay-zamanın kütle ile etkileşimini izah eden teori; denklemlerinin bir tarafı kütle ve enerjinin davranışını, diğer tarafı ise uzay-zaman dokusunun nasıl eğilip büküleceğini söyler.
Einstein'ın başlangıçta inandığı model; Evren'in ezelden beri var olduğu, bir başlangıcı veya sonu olmadığı, büyümediği veya küçülmediği, sabit büyüklükte bir yapı olduğu düşüncesi.
Einstein'ın denklemlerine eklediği, Yunan alfabesinin 11. harfiyle gösterilen yeni terim; kütleçekiminin çökertici etkilerini dengeleyen ve Evren'i sabit tutmaya yarayan terim. Daha sonra Einstein bu terimi sıfır kabul etti ama günümüzde gözlemler yeniden benzer bir etkiyi işaret ettiği için uygundur.
Işık paketçikleri; teleskoplar galaksilerden saçılan fotonları toplayarak görüntü oluşturur. Işığın sonlu hızı nedeniyle, bir galaksiden gelen foton bize o galaksinin geçmişteki halini gösterir.
Bir kaynak hareket ettiğinde algılanan dalga frekansının değişmesi olayı; ambulans örneğinde sirenin yaklaşırken daha yüksek, uzaklaşırken daha düşük frekansta algılanması gibi. Astronomide galaksi bizden uzaklaşıyorsa ışığın frekansı uzar ve kırmızıya kayma; bize yakınlaşıyorsa frekans basıklaşır ve mavimsi kayma görülür.
Beyaz cücelerin teorik üst limitini ifade eden sınır; Güneş'ten yaklaşık 1.44 kat büyük kütleye denk gelir. Bir beyaz cüce bu sınıra ulaşınca Tip1A süpernova olarak patlar.
Beyaz cücenin komşu yıldızından malzeme yiyerek Chandresekar limitine ulaştığında patlamasıyla oluşan özel bir süpernova tipi; bu patlamaların hepsi neredeyse aynı miktarda ışık saçarak 'standart mum' görevi görür ve mesafe ölçümünde kullanılır.
Mesafeyi ölçmek için kullanılan, evrensel veya bilinir bir parlaklığa sahip nesneler; Tip1A süpernovalar, neredeyse aynı ışık miktarını saçtıkları için nerede patlarlarsa patlasınlar mesafeyi tam olarak ölçmemizi sağlar.
Evren genelindeki galaksilerin uzaklıklarına bağlı olarak uzaklaşma hızının değiştiğini belirten yasa; daha yakın galaksiler daha yavaş, daha uzak galaksiler daha hızlı uzaklaşır. Hubble'ın ölçümlerine göre her bir megaparsekte uzaklaşma sabit bir hızla artmaktadır.
Evrenin genişleme hızının nicel ölçüsü; günümüzde iki ana ölçüm yöntemine göre yaklaşık olarak megaparsek başına saniyede 67.7 veya 73 kilometre olarak ölçülüyor. Bu iki farklı değerin arasında istatistiki açıdan anlamlı bir fark olması 'Hubble Gerilimi'ni oluşturuyor.
Hubble Sabiti için erken dönem Evren'e bakarak elde edilen değerlerle geç dönem Evren'e bakarak elde edilen değerler arasında istatistiki olarak anlamlı düzeydeki farklılığa verilen isim; ya ölçüm hassasiyeti sorunu ya da kozmolojik modellerin eksik olduğuna işaret ediyor olabilir.
Evren'in hızlanarak genişlemesine neden olduğu düşünülen, negatif basınca benzer davranış sergileyen ve kütlenin çökmesine karşı dışa doğru itici etki yapan bilinmeyen unsur. Doğrudan gözlemlenemiyor; Evren'in büyük ölçekli davranışına etkileri üzerinden varlığı biliniyor. Evren'deki madde ve enerjinin yaklaşık %68'ini oluşturuyor, inanılmaz düşük yoğunlukta (1 cm³'te çok çok küçük bir kütle) ve Evren genişlese bile yoğunluğu azalmıyor.
Videoda karanlık enerjiyle isim benzerliği kurularak bahsedilen, doğrudan gözlemlenemeyen ama varlığına dair güçlü kanıtlar olan diğer bir unsur; karanlık madde için MACHO'lar veya WIMP'ler gibi adaylar olduğu, karanlık enerjiye kıyasla daha fazla fikir sahibi olunduğu belirtiliyor. (Videoda detaylandırılması öneriliyor.)
Hiçlikte kuantum ölçekte rastgele var olup yok olan, anlık parçacıklar; uzay-zaman hacminde bütün maddeyi, enerjiyi atsanız bile kuantum ölçekte kaynayan bir parçacık havuzu olarak kalırlar. Bu var olup yok oluşların uzay-zaman dokusuna içkin bir enerji sağlıyor gibi gözüküyor ve karanlık enerjinin bu enerji olabileceği olasılığı öne sürülüyor.
Karanlık enerji için öne sürülen modellerden biri; Evren'i dolduran karanlık enerjiyi sanal parçacıklar gibi değil de, her bir noktada sabit değere sahip olan skaler bir alan şeklinde tanımlar. Bu skaler alanın farklı noktalarındaki değerler zaman içinde değişebilir ve bölgedeki kinetik ile potansiyel enerji dengesine bağlı olarak itici (pozitif veya negatif) etkiler gösterebilir. Modelde bu skaler değerlerin milyarlarca yıl önce itici olmaya başladığı öne sürülür.
Sicim teorisinden ve süpersimetri çalışmalarından gelen bir olasılık; kuintesens gibi skaler bir karanlık enerji hayal eder ancak detaylarına videoda girilmedi. Karanlık enerjinin başka bir skaler alan versiyonu olarak anılır.
Evren ivmelenerek genişlemeye devam ederse ortaya çıkabilecek sonlardan biri; genişleme öylesine aşırı hızlara ulaşabilir ki ışık hızı Evren'in en küçük iki parçası arasındaki mesafeyi kat edememeye başlayacak, nedensellik süreçleri bozulacak ve Evren parçalanacak şekilde sonlanacak olay.
Einstein lambda'yı statik Evren isteğiyle eklemiş olsa da, lambda (veya kozmolojik sabit) bugün Evrenin ivmelenen genişlemesini açıklamak için geçerli bir model bileşenidir; hatalı gerekçeyle doğru sonuca işaret etmiş olabilir.
Hubble'ın ilk değeri günümüz ölçümlerine göre yaklaşık 7 kat fazla çıkmıştı; modern ölçümler H0 ≈ 67.7 veya 73 km/s/Mpc değerleri vermektedir ve ilk değer hatalı kalibrasyon ve veri sınırlılıkları yüzündendir.
Yerel bağlanmış sistemlerde (insan, Dünya, galaksiler) elektromanyetik ve yerel kütleçekim kuvvetleri genişlemeyi baskılar; bu yüzden biz genişlemeden etkilenmiyoruz.
Gözlenen uzaklaşma, uzayın kendisinin genişlemesinden kaynaklanır; galaksiler arası itme şeklinde bir kuvvet değil, uzay-zaman dokusunun genişlemesi söz konusudur.
İkisi farklı fiziksel etkiler gösterir: karanlık madde çekimsel etkiyle galaksilerin dinamiğini etkilerken, karanlık enerji Evrenin genişlemesini hızlandıran itici bir etki gösterir.
Kozmolojik sabit modelinde karanlık enerji yoğunluğu sabittir ve genişlemeye rağmen azalmaz; bu yüzden zamanla baskın hale gelir.
Bu görüşler bazı skeptikler tarafından öne sürülse de, anaakım kozmoloji çoklu, bağımsız ölçümler (ör. Tip Ia süpernovalar, kozmik mikrodalga arka planı) tarafından desteklenen ivmelenmeyi kabul etmektedir; yine de nihai doğa konusunda belirsizlikler vardır.
Karanlık enerji için karanlık maddede olduğu gibi tespit edilebilen parçacık adayları yoktur; daha çok alan- veya vakum-enerjisi türü açıklamalar öne sürülmektedir (kozmolojik sabit, kuintesens, moduli vb.).
Karanlık enerji, Evren'in genişlemesini hızlandıran, negatif basınca benzer davranan ve doğrudan gözlemlenemeyen bilinmeyen bir enerji bileşenidir; uzay-zamanın içine işleyen bir özellik olarak Evren'i her yöne itiyor.
Evet; galaksilerden gelen ışığın kırmızıya kayması ve Hubble-Lemaître Yasası sayesinde uzak galaksilerin bizden uzaklaştığı gözlenmiştir, ayrıca Tip Ia süpernovalar gibi standart mumlar uzaklık ölçümlerini doğrular.
Einstein, denklemlerinin doğal eğilimiyle Evrenin çökmesini önlemek için statik bir Evren elde etmek amacıyla lambda terimini ekledi; daha sonra Evren'in genişlediği anlaşıldığında bunu hatalı buldu ama lambda ivmelenen genişlemeyi açıklayabilecek bir terimdir.
Hubble Sabiti, mesafeye bağlı olarak Evren'in genişleme hızını veren sabittir; günümüzde erken Evren verilerinden ~67.7 km/s/Mpc, geç dönem ölçümlerinden ~73 km/s/Mpc değerleri bulunmakta ve bu fark 'Hubble Gerilimi' olarak adlandırılmaktadır.
Hayır; yoğun kütleçekim bağlamındaki sistemlerde (insan vücudu, gezegenler, galaksiler) kütleçekimi ve elektromanyetik bağlar genişlemeyi bastırır, bu yüzden biz genişlemenin etkisini hissetmeyiz.
Hayır; isim benzerliğine rağmen karanlık madde ve karanlık enerji farklı kavramlardır: karanlık madde yerçekimini ekleyip galaksileri bir arada tutarken, karanlık enerji Evren'in genişlemesini iten bir etki gösterir.
Kozmolojik sabit modeli (vakum enerjisi) için hayır; karanlık enerjinin yoğunluğu sabittir ve genişlemeye rağmen azalmaz, bu yüzden zamanla baskın hale gelmiştir.
Kütleçekiminin yavaşlatıcı etkisine rağmen gözlemler, yaklaşık 4.5–5 milyar yıl önce genişlemenin tersine dönüp ivmelenmeye başladığını gösteriyor; bu ivmelenme kütleçekimden farklı, uzaya içkin bir itici etki gerektirir (karanlık enerji).
Kesin bir açıklama yok; önde gelen olasılıklar vakum enerjisi (kozmolojik sabit), kuintesens (zamanla değişebilen skaler alan) ve sicim/süpersimetri kaynaklı moduli gibi skaler alan modelleridir.
Bilinmiyor; olası senaryolar arasında kararlı ama hızlanan genişleme (uzun süreli soğuma veya 'heat death'), aşırı hızlanma halinde Büyük Yırtılma ve karanlık enerjinin zayıflaması halinde yeniden çöküş bulunuyor.
Genel Görelilik Teorisi'ni geliştirdi; kozmolojik sabit (lambda) terimini denklemlerine ekleyerek Statik Evren modelini savundu ve sonradan bu terimi 'hayatının en büyük hatası' olarak nitelendirdi.
Fransa'da Roma Katolik papazı ve astronom olarak, uzak galaksilere dair gözlemleri inceleyip Evren'in genişlediğini (ve gelecekte ivmelenebileceğini) öngördü; çalışmasını Fransızca bir dergide yayınladı.
Lemaître ve Slipher'in analizlerini birleştirerek Evren'in genişlediğini gözlemlendi ve genişleme hızını (Hubble Sabiti) ölçen kişi olarak anıldı.
Hubble'ın analizinde katkısı olan gözlemsel çalışmaları bulunan astronom; Hubble tarafından yapılan değerlendirmelerle birleştirildi.
Chandrasekhar Limiti (transkripte 'Chandresekhar Limiti' olarak geçen) adıyla anılan, beyaz cücelerin taşıyabileceği teorik üst sınır ile ilişkilendirilen bilim insanı; Tip Ia süpernovaların açıklanmasında referans verildi.
Söz takipçisi
Mesela uzay-zaman dokusunun sürekli genişlediğini, hatta giderek hızlanan bir şekilde genişlediğini biliyoruz. Buna sebep olan şey net değil; ama daha sonradan detaylıca konuşacağımız karanlık enerji, bunun en olası nedeni. Ama özetle karanlık enerji, uzay-zaman dokusuna içkin bir vakum enerjisi gibi.
Evren'in şekli başka bir açıdan da çok önemli, çünkü kaderini, yani sonunda Evren'imize ne olacağını da doğrudan etkiliyor. Mesela yoğunluk parametresi 1'den küçük olan bir Evren'de vakumun enerjisi de, yani tüm madde ve enerjiyi çıkardıktan sonra geri kalan uzay-zaman dokusunun öz enerji de sıfır olsaydı, yani gelecekteki bir videoda anlatacağım gibi "karanlık enerji" denen şey olmasaydı, böylesi bir Evren sonsuza kadar genişlerdi ve belki bir noktada yırtılarak yok olurdu - ki ilerleyen videolarda göreceğimiz gibi buna Büyük Yırtılma diyoruz. Yok ama vakum enerjisi olmayan bu Evren'de yoğunluk parametresi 1'den büyük olsaydı, genişleme hızı kademeli olarak düşerdi ve bir noktadan sonra kendi üzerine çökmeye başlamıştı.
Ve Evren, o noktada hızlanarak genişlemeye başladı ve o gün bugündür ivmelenen bir şekilde genişliyor. Karanlık enerjinin tam olarak ne olduğu başka bir videonun konusu, dolayısıyla bu konuları merak ediyorsanız kanal bildirimlerini açmayı unutmayın. Ama olay şu: İşin içinde hem akan bir zaman var, hem Evren'deki hızınız videosunda gördüğümüz gibi durmadan muazzam hızlarda hareket eden cisimler var, hem de sürekli esneyen bir uzay-zaman dokusu var.
Karanlık enerji videosu da ondan sonra gelecek.
Bunu cevaplayabilmek için, birçoğunuzun merak ettiğini bildiğim "karanlık enerji"yle tanışmamız gerekecek. O da bu serinin bir sonraki videosunun konusu olsun. O zamana dek, hoşçakalın.
Peki, halen bazı kritik sorular açıkta kaldı: Mesela evet, Büyük Patlama dediğimiz genişleme evresi kesinlikle yaşandı; ama Evren bu şekilde 1 kez mi başladı yoksa kendi üzerine tekrar tekrar çöküp, onlarca ve yüzlerce kez mi başladı? Bunu cevaplayabilmek için, birçoğunuzun merak ettiğini bildiğim "karanlık enerji"yle tanışmamız gerekecek. O da bu serinin bir sonraki videosunun konusu olsun.
Geri kalan %68'iyse bu videoda girmeyeceğimiz "karanlık enerji" denen daha da gizemli bir enerji formundan oluşuyor. Şimdilik enerjiyi bir kenara koyalım, o konuda da bir video gelecek, kaçırmak istemezseniz kanal bildirimlerini şimdi açmayı unutmayın. Ama maddeye odaklanacak olursak, Evren'deki tüm kütlenin sadece %15'ini uzaya saçılmış gaz, onların öbeklenmesinden oluşan yıldızlar ve yıldızlardan arta kalan gazlardan oluşan gezegenler, asteroidler, siz, biz oluşturuyoruz.
Karanlık enerji başka bir gün konuşulacak konu.
OpenAI, Navier-Stokes Milenyum Problemi'ni Çözdü mü, Çaldı mı?
Özel Görelilik Ne Ayak?
Muhalefet Partileri Neden Kazan(a)mıyor?
Diğer Hayvanların da Evcil Hayvanı Olabilir mi?
Zaman Hakkında Ne Biliyoruz?
Yapay Zekada Durum Ne?