Karanlık Enerjinin Doğası

Yaklaşık 5 milyar yıl önce, her şey değişti. Milyarlarca yıldır yavaşlamakta olan evrenin genişlemesi süreci değiştirdi ve ölçüsüz bir hızlanma sürecine girdi. (Bu biraz arabanızın hızını yavaşlamakta..
Görsel Telif: NASA/JPL-Caltech

Yaklaşık 5 milyar yıl önce, her şey değişti. Milyarlarca yıldır yavaşlamakta olan evrenin genişlemesi süreci değiştirdi ve ölçüsüz bir hızlanma sürecine girdi. (Bu biraz arabanızın hızını yavaşlamaktan hızlanmaya değiştirmek gibidir, fakat tüm bu süre boyunca daima ileri gitmektedir.) Acelesi olmayan, planlı yapı oluşumu süreci (maddenin galaksilerden galaksi kümelerine varan daha büyük yapılarda kademeli olarak birleşimi) dondu ve geri çözülmeye başladı.

5 milyar yıl önce, gizemli bir kuvvet evreni etkisi altına aldı. Gölgelerde saklanarak uykuya yattı, madde ve radyasyon alanlarının altına gömüldü. Fakat kendini bir kere gün yüzüne çıkarınca, hızlıca çalışmaya başladı tüm evreni kendi amacına yönelik olarak bükmeye koyuldu.

5 milyar yıl önce, karanlık enerji uyandı.

Evrenin Özü

Karanlık enerjinin ortaya çıkışı hakkındaki bu çarpıcı hikayede neler olduğunu açıklamadan önce, evrenin neden oluştuğunu ve bunun genişlemeyi nasıl etkilediğini konuşmamız gerekiyor.

İlk olarak genel görelilikle başlayalım: Kütle ve enerji, uzay-zamana nasıl büküleceğini söylüyor ve uzay-zamanın bükülmesi cisimlere nasıl hareket edeceklerini söylüyor. Genellikle bunu yerel bir etkileşim olarak düşünürüz, belirli gezegenlerin yörüngelerini veya bir kara deliğin sıra dışı özelliklerini açıklamak için kullanırız. Fakat göreliliğin kullandığı aynı denklemler (ki sizin kahve dükkanına ne kadar yakın olduğunuzu söyleyen GPS uydularının kesinliği için gereklidir), tüm evrenin büyümesi ve evrimini anlamak için temel teşkil ederler. Yani, “genel” görelilik adı en nihayetinde.

Evren her tür “şey”den oluşmuştur ve bu “şey”lerin özellikleri evrendeki genel eğriliği etkiler ki bu da genişlemeyi etkiler. Bu belirginleştirilmiş görelilik mantrasıdır: Tüm evrendeki kütle ve enerji, tüm evrenin uzay-zamanını büker, bu da tüm evrene nasıl hareket etmesi gerektiğini söyler. Eğer tüm bu şeylerin toplam yoğunluğu, belirli bir değerden büyük olursa (buna “kritik yoğunluk” adı verilir ve metre küp başına 4 hidrojen atomuna eşittir), evrenin genişlemesi yavaşlar ve süreç Büyük Çökme’ye dönüşür. Eğer evrenin yoğunluğu, bu kritik yoğunluktan azsa, evren sonsuza dek genişlemeye devam edecektir, fakat kademeli olarak azalan bir hızla.

Ölçümler, çelişkili bir evrende yaşadığımızı öne sürmektedir. Toplam yoğunluk tam olarak kritik yoğunluğa eşittir, fakat genişleme sanki yoğunluk çok azmış gibi hızlanmaktadır.

Hubble’ın hayaletinde neler oluyor?

Boş Bir Argüman

Olan şey karanlık enerjidir. evrenin % 69,2’sini oluşturmakta ve tuhaf davranmaktadır. Karanlık enerjinin en önemli özelliği, yoğunluğunun sabit olmasıdır. En önemli ikinci özelliği ise, boş uzayın vakumuna bağlı gibi görünmesidir.

Bir kutu alın ve her şeyi dışarı çıkarın, tüm maddeyi (sıradan ve karanlık), nötrinoları, radyasyonu vs. her şeyi ortadan kaldırın. Eğer doğru şekilde yaparsanız, saf ve katısız vakum elde edersiniz, bu da bir kutu saf karanlık enerjiye sahip olduğunuz anlamına gelir. Kutunun boyutunu ikiye çıkarın, karanlık enerji miktarını da ikiye katlamış olursunuz. Bu davranış biçimi, madde ve radyasyon davranışlarının tam zıddıdır. Eğer sabit miktarda madde içeren bir kutunuz varsa (veya diyelim ki bir evreniniz) ve siz kutunun hacmini ikiye katlarsanız, yoğunluk yarıya düşer Radyasyonun enerji yoğunluğu daha da ileri gider. Evrenin genişlemesi radyasyonu seyreltmekle kalmaz, aynı zamanda dalga boyunu da genişletir.

Fakat evren genişledikçe, daha fazla boş uzay (vakum) elde ederiz, dolayısıyla daha fazla karanlık enerjimiz olur. Eğer bunun bir şekilde enerjinin korunumu ilkesini ihlal ettiğini düşünüyorsanız, gece huzurlu bir uyku çekebilirsiniz: Evren dinamik bir sisteme sahiptir ve lisede aldığınız fizik derslerinde öğretilen korunum yasaları sadece statik sistemlere uygulanır. Evren dinamik bir yerdir ve enerji korunumu konsepti daha karmaşık, sezgisel olmayan bir şekilde bulunmaktadır. Fakat bu başka bir yazının konusu. Ayrıca karanlık enerjinin doğası hakkında nasıl bu şekilde güvenle konuşulduğunu merak ediyor olabilirsiniz, çünkü onu pek de anlıyor gibi görünmüyoruz. Haklısınız. Karanlık enerjiyi anlamıyoruz. Hem de hiç. Var olduğunu biliyoruz, çünkü evrenin hızlanarak genişlediğini doğrudan gözlemleyebiliyoruz ve başka türlü diğer kanıtlar da varlığına işaret ediyor.

Ve hızlanan genişlemeyi neyin yarattığını bilmememize rağmen, onu sabit yoğunluğa sahip vakum özelliği olarak modelleyebileceğimizi biliyoruz ve şimdilik bu kadarını bilmek yeterli.

Vakum ve Boş Uzay

Karanlık enerjinin sabit yoğunluğa sahip olmasının anlamı; uzak geçmişte maddeden dolayı bir etkisinin olmamasıdır. Evrendeki her şey küçük bir hacme tıkıştırılmıştı, bu da sıradan ve karanlık maddelerin fazlasıyla yüksek yoğunluğa sahip olduğu anlamına geliyor. Yüksek yoğunluk bir süre için, genişlemenin yavaşlamış olduğu anlamına geliyor.

Fakat genişleme devam ettikçe, evrendeki madde ve radyasyon gittikçe daha seyrek olmaya başladı ve yoğunluk gittikçe daha az hale geldi. En sonunda 5 milyar yıl önce, madde yoğunluğu, tüm bu zaman boyunca sabit kalmış karanlık enerji yoğunluğunun altına düştü. Ve karanlık enerji bir kez işbaşı yapınca, oyun tümüyle değişti. Çünkü yoğunluğunun sabit doğasından dolayı, maddenin yoğunluğunun azalmasına kıyasla, genişleme devam etmekle kalmadı, aynı zamanda hızlanmaya da başladı. Ve bu hızlanan genişleme yapı oluşumu sürecini durdurdu. Galaksiler, kümeler ve süper kümeler gibi daha büyük yapıları oluşturmak için birbirlerine yapışmaya devam etmekten hoşlanabilirlerdi, fakat boş uzaya müdahale etmek onları birbirlerinden ayırdı.

Bir ihtimal bu birleşmeler meydana gelmeye devam edebilir, fakat evrenin inşa günleri çoktan geride kaldı.

Kozmik Tesadüf

Karanlık enerjinin ortaya çıkışı bizi bir bulmacayla baş başa bırakıyor. Uzak geçmişte, madde yoğunlukları sıkışık evrende fazlasıyla yüksekken, karanlık enerjinin o kadar da önemi yoktu. Uzak gelecekte, madde o kadar seyrelecek ki (tıpkı büyük bir ekmek parçası üzerinde çok az tereyağı gibi), yoğunluğu karanlık enerjinin yoğunluğuna kıyasla gülünç derecede düşük olacak.

Şimdilik bir ara dönemde yaşıyoruz, karanlık enerji evrendeki toplam enerji ve kütlenin yaklaşık 4’te 3’ünü ve karanlık madde yaklaşık 4’de 1’ini oluşturuyor (sıradan madde miktarı ihmal edilebilir derecede). Bu birazcık tesadüfi görünüyor. Evrenin büyük tarihi göz önüne alındığında, bunu küçük bir zaman aralığında, madde ve karanlık enerji yerlerini değiştirirken gözlemleme şansı buluyoruz.

Şansımız çok mu yaver gitti? Bilince ulaşmak ve karanlık madde ile karanlık enerjinin kabaca eşit güce sahip olduğu evreni gözlemlemek için? Veya evren bize daha fazla şeyler mi anlatıyor? Belki de aslında tesadüf değildir. Belki de karanlık madde ve karanlık enerji birbirleriyle bağlantılı ve ilişkililerdir.

Veya değildir. Esasında bilmiyoruz. Bir şey söylemek için durum çok “karanlık”.


Kaynak: Paul Sutter, When the Lights Went Out in the Universe < https://www.space.com/35763-dark-energy-lights-out-on-the-universe.html >


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv