1 yorum

17 Mart 2014 Pazartesi

Büyük Patlamadan Gelen Dalgalar

Tarihe tanıklık ettiğimiz günlerden biri aslında bugün! Evren anlayışımızın geldiği son noktayı en iyi şekilde ifade eden, günümüzün en hassas bilimsel alanlarından kozmoloji konusunda bugün yapılan basın duyurusu kesinlikle devrimsel! Evrenin ilk anlarına dair görüp görebileceğimiz en uzak (ve zamanda en geri) görüntü olan Kozmik Mikrodalga Fon Işınımında (Cosic Microwave Background - CMB) uzun zamandır aranan, evrenin ilk saniyesinde yayımlanan kütle çekim dalgalarının oluşturduğu etkiler, BICEP2 deneyi ekibi tarafından gözlenerek doğrulandı! Evrenin ilk anları için önerilen hızla genişleme (teknik ifadesiyle "inflation") teorisi böylece ciddi anlamda desteklenmiş ve tahminleri doğrulanmış oldu.. Bir başka deyişle şu anda elimizdeki bilgilerle "büyük patlamanın" ardından saniyenin trilyonda birinin trilyonda birinin trilyonda biri(yazım hatası değil!) kadar sonrasını açıklayabiliyoruz. Bu da epey yol kat ettiğimizi gösteriyor sanırım!


BICEP2 ekbi tarafından yayınlanan veride, kozmik mikrodalga fon ışınımı üzerinde, evrenin ilk başlarındaki kütleçekim dalgalarının oluşturduğu polarizasyon örüntüsü görülüyor (Kaynak: Nature)

Harvard Smithsonian Astrofizik Enstitüsü'nün başını çektiği ve Güney Kutup Bilimsel Araştırma Üssündeki mikrodalga dalga boyunda gözlem yapan radyo teleskoplarla gerçekleştirilen gözlemlerde, CMB'yi oluşturan sinyaller üzerinde, kütle çekim dalgası adı verilen evrenin ilk zamanlarındaki kütle çekim alanından kaynaklanan dalgalarının oluşturduğu bir etki aranıyordu. Bu etki, söz konusu sinyaldeki ışık parçacıklarının(foton) belirli bir yöne doğru yönelmesine, polarize olmasına neden oluyor. BICEP2 ile ölçülen, bu tip polarizasyonun iki farklı modundan biri olan B-Modu polarizasyonu. Bu polarizasyon yukarıdaki görüntüde görüldüğü üzere büyük çaplı yapılarda net bir rotasyona sahip bir etki olarak kendini gösteriyor.

Konu, içerdiği kavramlar ve altında yatan fizik nedeniyle epey karmaşık fakat tamamıyla anlaşılmaz değil.. Evrenin ilk anlarını, hızlı genişleme ve Kozmik Mikrodalga Işınımı konularında biraz "altyapı" olması için ufak bir özet geçmeye çalışacağım:

Büyük Patlama teorisine göre kabaca, evrenin ilk zamanında tekillik (singularity) olarak adlandırılan yüksek enerjili "noktanın" ters bir bozunma etkisiyle (false vacuum decay) oluşturduğu kuantum dalgalanmaları (quantum fluctuations), oluşumdan hemen sonra sonra başlayan devasa bir hızlı genişleme (infation) ile evrenin tümüne yayılmıştır. Zamanla bu dalgalanmalardan oluşan madde, kütle çekim etkisiyle bir araya gelerek günümüzde gözlediğimiz yapıları, yıldızları, galaksileri ve galaksi kümelerini oluşturmuştur.
  
Biraz detaylandırırsak; evrenin daha ilk saniyelerinde başta belirttiğim kuantum dalgalanmalarından temel parçacıklar olan quarklar oluşmaya başlamış ve quarklar da proton ve nötronları oluşturmuştu. Bu oluşum sırasında hem protonlar hem de bunların karşı madde çifti olan anti protonlar oluşmuş ve ilk saniyelerde oluşan bu proton-anti proton ve elektron-anti elektron çiftlerinin karşılıklı yok olması sonucu (şanslıyız ki proton ve elektronlar bu savaşı kazanmıştır) evren ışıma ile dolmuştur. Evrenin o yoğun döneminde bu ışınlar hareket ederken her cm'de bir elektrona çarpıyorlardı ve yol alamıyorlardı. Bu yüzden ilk 380 000 yıl boyunca evren ışığın dışarıya çıkamadığı opak bir görünümdeydi. Ancak evren yavaşlayarak da olsa genişlemeye devam ediyordu, bu da evrenin gittikçe soğumasına neden oluyordu. Patlamadan 380 000 yıl sonra erişilen sıcaklık, elektronların atom çekirdeklerine tutunabilmelerine artık müsaitti ve ışınların önündeki "perde" böylece kalkmış oldu. Bunun sonucunda evrenin geçmişine dair bir çok bilgi edinebildiğimiz Kozmik Mikrodalga Fon Işınımı (CMB) evrenin her yönüne yayılmaya başladı. Bu ışınım şu anda bile gökyüzünde her noktadan ve sürekli olarak üzerimize yağıyor (hatta televizyon ve radyolarımızda yayınların arka planındaki gürültünün bir kısmını oluşturuyor).

 
Planck uydusu tarafından elde edilen kozmik mikrodalga fon ışınımı görüntüsü, diğer bir deyişle evrenin elde edebildiğimiz "ilk görüntüsü".. Farklı renkler yübinde bir mertebesindeki yoğunluk farklarını gösteriyor. Bu yoğunluk farkları lerleyen zamanlarda, evrendeki yapıları, galaksii kümelern oluşturacak. (Kaynak: ESA)

90'lı yılların sonunda NASA tarafından gönderilen WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) ve yakın zamanda da Planck uydusu, evrenin ilk zamanlarından gelen bu ışınların haritasını çıkardı ve 70'lerden beri teorisi geliştirilen Büyük Patlama'ya dair bir çok ipucu elde edildi. İşin en güzel tarafı teorilerde önerilen çoğu şey, verilerle oluşturulan grafiklere tek tek oturuyordu. Bu çok büyük bir başarıydı.

İnsanlığın tarih boyunca evreni anlama yolcuğunda geldiği böylesine detaylı ve hassas kavrayış, kesinlikle nefes kesici.. Çok yakın bir zamanda, son zamanlarda geliştirdiğimiz ve kozmoloji ile ilgili harika bir projeyi de buradan paylaşıyor olacağım. Bu arada, kozmolojinin bu gelişmelerini daha yakından incelemek ve öğrenmek adına meraklısına birkaç kitap önermeden de edemeyeceğim:

Alfa ve Omega - Charles Seife (Metis Bilim)

Evrenin Kısa Tarihi - Joseph Silk (Tübitak Yay.)

İlk Üç Dakika - Steven Weinberg (Tübitak Yay.)

The Inflationary Universe - Alan Guth





Daha detaylı bilgi edinmek  isteyenler için birkaç bağlantı:

Gravitational Waves in the Cosmic Microwave Background - Sean Carrol
Some B-Mode Background
Nature Special - Waves from the Big Bang

Paylaş!

 

Copyright © 2010 Gök Günce | Blogger Templates by Splashy Templates | Free PSD Design by Amuki