Evren sandığımızdan daha mı yaşlı?

İnsanlık tarihinin başlangıcından beri gökyüzüne bakmış ve evreni anlama çabasına girmiştir. Üzerinde parlayan cisimlerin ne olduğu ve anlamları hakkında binlerce yıl düşünmüştür. Kimileri için evren, tanrının insan için oluşturduğu büyük bir sahne iken, kimileri için kehanetlerin verildiği mistik bir yapıdır. Mitostan logosa geçişle evreni doğa yasaları ile açıklama çabası başlamış ve insanlık bu yolda büyük adımlar atmaya devam etmektedir. Bunun son örneği ise James Webb Teleskobunun yaptığı sıradışı gözlemlerdir.

Konuya yine tarih ile başlarsak akıl yoluyla evrene bakışın Antik Yunan’da başladığını söylemek yanlış olmaz. Evrenin Dünya merkezli, küresel bir yapıda olduğu fikri Aristoteles tarafından ortaya atılmış, sonrasında Batlamyus tarafından detaylandırılarak 1500 yıl boyunca bilim dünyasında hâkim olmuştur. Kopernik devrimi ile evrenin merkezi Güneş olurken, Dünya ise Güneş etrafında dönen sıradan bir kaya parçasına dönüşmüştür. Galileo Galilei bu fikri savunduğu için yargılanmış, evrende birçok dünya bulunduğunu söyleyen Giordano Bruno ise Roma’daki Campo de’ Fiori Meydanı’nda diri diri yakılmıştır. Katolik Kilisesi tam 359 yıl sonra Galileo’nun doğru söylediğini kabul etmiştir. Evrenin matematiksel bir düzende ifade edilmesi, Newton’un çığır açan evrensel kütle çekim yasası ile mümkün olmuştur. Sonrasında Einstein’in genel görelilik kuramı, evrene bakışımızda bambaşka bir pencere açmıştır. Tüm bu düşünsel serüven boyunca herkesin aynı fikirde olduğu tek bir şey vardı: Evren ezeli (başlangıçsız) ve statikti (durağandı).

IŞIKTAN GELEN BİLGİ

Evren hakkında edindiğimiz bilgiler ışıktan gelir. Teleskopa gelen ışığın taşıdığı bilgi her şeydir aslında. 1920’lerde 2.5 metre çapındaki aynasıyla dönemin en büyük teleskobu olan Hooker Teleskobu’na bakan Edwin Hubble çok ilginç bir şey keşfetti. O dönemde evrendeki bütün yıldızların Samanyolu’nun içinde olduğu sanılıyordu, yani tüm evren sadece Samanyolu’ydu. Görülen Andromeda Nebulası ise Samanyolu’nun içinde kabul ediliyordu. Andromeda’daki değişen yıldızlara bakan Hubble, Andromeda’nın bizden yaklaşık 2,5 milyon ışık yılı uzaklıkta başka bir galaksi olduğunu anladı. Daha ilginci ise Andromeda’dan gelen ışığın rengi kırmızıya kayıyordu ve bu da Andromeda’nın Samanyolu’ndan uzaklaştığını gösteriyordu. Fizikte ışığın kızıla kayması Doppler etkisi olarak bilinir. Bir ışık kaynağı yüksek hızlarda sizden uzaklaşırsa ışığın dalga boyu artar ve rengi kızıla doğru kayar. Benzer şekilde ışık kaynağı size yaklaşırsa bu sefer dalga boyu kısalır ve rengi mora doğru kayar. Hubble, o dönemde çok sayıda uzak galaksiyi inceleyerek, bu galaksilerde de ışığın kırmızıya kaydığını gözlemledi. Bu gözlemler, galaksilerin birbirlerinden uzaklaştığını ve dolayısıyla evrenin genişlemekte olduğunu gösterdi. Zamanı geriye sardığınızda evrenin bir başlangıcının olması gerekiyordu.

Statik evren modelinin savunucuları genişleyen ve başlangıcı olan evren fikrine çok direndi. İngiliz astronom Fred Hoyle bu fikri küçümsemek için “Büyük bir patlama oldu da evren mi oluştu?” derken istemeden “Büyük Patlama” sözcüğünü bilim literatürüne sokmuş oldu. Kızıla kaymayı statik evren modelinde açıklayabilmek için 1920’lerde Fritz Zwicky, yorgun ışık kuramını ortaya attı. Zwicky evrenin genişlemesi yerine, galaksilerden gelen ışığın uzun mesafeler kat ederken enerji kaybettiğini ve bu yüzden dalga boyunun uzayarak kırmızıya kaydığını öne sürdü. Fakat yorgun ışık kuramı diğer gözlemleri açıklamakta yetersiz kaldığı için zamanla terkedildi.

Evrenin genişlemekte olması kadar, kozmik mikrodalga arka plan ışıması ve evrende bulunan hafif madde miktarı da evrenin bir başlangıcı olduğunun en güçlü kanıtlarıdır. Günümüzde evrendeki hidrojen miktarı yaklaşık %75’tir. Eğer evren 1 trilyon yıl yaşında olsaydı bu oran %10 civarında olmalıydı. Dolayısıyla güncel bilimsel veriler evrenin tek bir tekillikten doğduğunu ve belirli bir yaşının olduğunu güçlü bir şekilde ortaya koymaktadır.

EVREN KAÇ YAŞINDA?

Peki evren kaç yaşında? Herşeyden önce modern kozmoloji ne diyor ona bakalım. Lambda-CDM modeli, en yaygın kabul edilen evren modelidir. Lambda karanlık enerji etkisiyle genişleyen evreni ifade ederken, CDM (Cold Dark Matter) ise evrenin %26’sının soğuk karanlık maddeden oluştuğunu söyler. Karanlık madde için eski yazımı okuyabilirsiniz (Evrenin karanlık yüzüne bakmak). Evrenin sadece %5’i bildiğimiz atomlardan meydana gelen madde olup, %95’lik karanlık bir kısım var. Bu model ile evrenin yaşını hesaplamak için evrenin genişleme hızını, kozmik mikrodalga arka plan ışımasını, madde yoğunluk miktarını ve evrenin geometrik yapısını hesaba katmak gerekiyor. Merak edenler bunun için Friedmann denklemlerine bakabilirler. En son veriler ise evrenin 13.8 milyar yıl yaşında olduğunu bize söylüyor.

Fakat James Webb teleskobunun yaptığı gözlemler bizleri bu konuda tereddüte düşürüyor. James Webb teleskobu şu ana kadar belirlenmiş en uzak galaksiyi duyurdu; JADES-GS-z14-0. Bu galaksi, yaklaşık 13.5 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunuyor ve Büyük Patlama’dan sadece 300 milyon yıl sonra oluşmuş gibi görünüyor. Daha da ilginci, bu galaksinin içinde toz bulunması. Bu durum, büyük yıldızların oluştuğunu ve süpernova patlamalarıyla dağıldığını gösteriyor. Ancak bu gözlemler bildiğimiz yıldız oluşum modelleri ile çelişiyor. Bilim insanları evrenin bu kadar erken döneminde böyle bir galaksinin oluşmasını beklemiyordu. Bu çelişkiyi çözmenin en pratik yollarından biri, evrenin yaşını daha büyük göstermektir. Bunu da Ottawa Üniversitesi’nden Rajendra Gupta yapıyor. Gupta bir şekilde yorgun ışık teorisini genişleyen evren teorisine ekleyip hibrit bir model yaparak evrenin yaşını yaklaşık 26.7 milyar olarak hesapladığını duyurdu. Makalesini okumak isteyenler için bilgileri aşağıya bırakıyorum.

Bu şahsen beni ikna eden bir çalışma değil. Bu modelin kozmik mikrodalga arka plan ışıması, nükleosentez, vs gibi konularda verdiği iyi bir açıklama yok. Evrenin yaşını büyük göstermek için kullanılan bir tür matematiksel hile gibi görünüyor. Burada belki dönüp düşünmek gereken şey ilk evren döneminde karanlık maddenin oynadığı rol olabilir. Çünkü karanlık maddenin ne olduğunu hâlâ bilmiyoruz. Asıl onu anlamaya başlamak evrenin yaşı, başlangıcı ve sonuna kadar muazzam bir perspektif sunacak.

Hubble Teleskobu’ndan sonra James Webb Teleskobu da evrene bakışımızı daha çok değiştirecek gibi görünüyor. Paylaşılan her derin uzay fotoğrafları, evrenin büyüklüğü ve karmaşıklığı hakkında bizleri daha çok hayrete düşürüyor. Yazımı Richard Feynman’ın şu enfes sözü ile bitirmek istiyorum: “Sanmıyorum ki bu fevkalade muhteşem evren, bu muazzam zaman ve mekan aralığı, farklı türde hayvanlar, tüm farklı gezegenler, tüm bu atomlar ve tüm bu karmaşık şeyler, sadece Tanrı’nın insanların iyilik ve kötülük mücadelesini izleyebilmesi için bir sahne olabilir. Sahne böyle bir drama için çok büyük.”

Rajendra P Gupta,  JWST early Universe observations and ΛCDM cosmology, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 524, Issue 3, September 2023, Pages 3385–3395, https://doi.org/10.1093/mnras/stad2032