Evrenin yaşının tespit sorunları

Yazılarımda evrenin yaşını, genel kabul olan 13,8 milyar yıl olarak almaktayım ama, içimden bu yaşın doğru olmadığını düşünüyorum. Evrenin yaşını tespit etmek için kullanılan en ciddi yöntem, Hubble sabiti ile tespit edilen yöntemdir. Eğer evren şu anda genişlemekte ise, birim zamandaki genişleme miktarını da bildiğimize göre, zamanda geriye giderek başlangıca ulaşabiliriz. Bu yöntem hem kozmik arka plan mikrodalga radyasyonuna, hem de günümüzdeki genişlemeye uygulanabilmektedir.

Kozmik arka plan mikrodalga radyasyonuna göre, evrenin megaparsek başına saniyede 67,5 km hızla genişlediğini görüyoruz. Bu genişleme hızı, evrenin 14,4 milyar yaşında olduğunu verir. Günümüzde ise, evrenin megaparsek başına saniyede 73,2 kilometrelik bir hızla genişlediğini ölçüyoruz. Bu da evrenin yaşının 13,4 milyar yıl olduğunu söyler. Çeşitli nedenlerle bu değerler 13,8 milyar yıl olarak kabul edilmiştir.

Bilim insanları o rakamı neden kabul ettiklerini şöyle açıklamaktadırlar: “Sahip olduğumuz tam veri paketi tarafından yönlendirildiğimiz için, evrenin 13,8 milyar yaşında olduğunu iddia edebiliyoruz. Daha hızlı genişleyen bir Evren, daha az maddeye ve daha fazla karanlık enerjiye ihtiyaç duyar ve Hubble sabitinin Evrenin yaşıyla çarpımı daha büyük bir değere sahip olacaktır. Daha yavaş genişleyen bir Evren, daha fazla madde ve daha az karanlık enerji gerektirir ve Hubble sabiti, Evrenin yaşıyla çarpıldığında daha küçük bir değer alır”[1] diye söylemektedirler. Bununla birlikte, “gözlemlerle tutarlı olması için, Evren %95’ten daha fazla bir güvenle 13,6 milyar yıldan daha genç ve 14 milyar yıldan daha eski olamaz” diye düşünmektedirler. Fakat bu düşünce evrenin kütle kaybını hesaba katmadığı için doğru olamaz. Onun için farklı yöntemler ile tespit yapan araştırmaları da, değerlendirmeye alacağım.

Evrenin yaşı için yıldızların yaşını tespit ederek de bir fikir edinebiliriz. David Crookes tarafından 07 Mart 2022 tarihinde space.com[2] adresinde yayınlanan “Methuselah: Evrendeki en yaşlı yıldız” adlı makale epey ilginçtir. Makalede HD140283 veya daha çok bilinen adıyla Methuselah denilen yıldızın 16 milyar yaşında olduğu söylenmektedir. Evrenden büyük bir yaşa sahip yıldızın neden öyle gözüktüğü tartışılmış ve evrenin yaşı değil de yıldızın yaşının hatalı bulunduğu şeklinde bir sonuca varılmış. Onun için yapılan düzeltmelerden sonra yıldızın yaşı 14,27 milyar yıl olarak düzeltilmiş. Bu durumda da yıldız, yine evrenden büyük bir yaşa sahiptir.  Fakat yanılma payıyla evrenin yaşı, ucu ucuna yıldızın yaşını kapsadığı için zorunlu bir kabul ile durum mübah kabul edilmiştir.

Evrenin yaşına başka bir bakış açısı ise, Özgen Ersan tarafından getirilmiş. Sayın Özgen Ersan’ın “Light kinematics to analyze space-time”[3] adlı makalesinde, Işık Koordinat Sistemi (yani LCS) adlı bir yöntemi kullanarak, evrenin yaşı için bulduğu 19,28 milyar ışık yılını da dikkatinize sunmak isterim. Pek gündem yapılmayan bu yöntem, ışık hızının sabit ve sonlu oluşunu esas alır. Büyük patlama ya da düzgün genişleme teorisine göre enerji patlaması sonrası oluşan madde topaklanmaları yarıçapı sürekli genişleyen küresel bir yüzey oluşturur; fakat bu yüzey üzerinde bulunan bir gözlemci “ışık hızının sınırlı olması sebebiyle” bu küresel yüzeyi, deforme asimetrik elipsoid (yani su damlası formu) olarak görmek durumundadır. Astronomik gözlem verileri bu görünen evren formuna aittir. Yani mutlak düzendeki küresel yüzey şekli, gözlemci tarafından damla formunda algılanacaktır. Evrenin 14, 16, 18, 20, 22,… milyar yaşları için bu geometrik form belirlendikten sonra astronomik veriler teorik olarak hesaplanabilir ve sonuçlar evrenin yaşına bağlı olarak diyagramlara işlenir. Grafiklerde gerçek gözlemsel veriler işlendiğinde evrenin yaşı bulunur. Bu yöntemle bulunan evrenin güncel yaşı 19,28 milyar yıldır.[4]

Bu yöntemlerin hepsi, evrenin kütle kaybettiğini hesaba katmadığı için, sorunludur. Normalde evrenin hem genişlediğini hem de büzüştüğünü söylemiştim. Onun için Hubble sabiti doğru bir yaş tahmini yapamaz. Ancak LCS yöntemi de bu büzüşüp genişlemeyi hesaba katmaz. Buna rağmen daha doğru sonuç vereceğini düşünüyorum. Çünkü o evrenin geometrisini baz aldığı için, hata payı daha azdır.

Hubble sabitiyle yaş tahmininin sorununu anlatmaya çalışayım. 500 km mesafeye bir araçla gitmeye çalışalım. Eğer aracımız baştan sona Şekil 1 A’da olduğu gibi saatte 100 km sabit hızla giderse, yol 5 saat sürer. Fakat aracımız hızlanarak giderse ,yani B şıkkındaki hızlara uyarsa zaman 5,46 saat sürer. Eğer aracımız başta saatte 40 km hızla başlayıp sonra yüksek hızlara çıkarsa yani, C’deki hızlara uyarsa o zaman da süre 6,76 saat olur. Aracımız saatte 40 km hızdan başlayıp en sonda saatte 100 km hıza ulaşırsa yani D’deki duruma uyarsa, süre 7,92 saate ulaşır.

Şekildeki A durumu günümüzde ölçülen evrenin megaparsek başına saniyede 73,2 kilometrelik genişleme hızına karşılık gelir. Bu durumda evrenin yaşı 13,4 milyar yıl olur. Şekildeki B hızları ise yapılan düzeltmelerle kabul edilen 13,8 milyar yıllık evren yaşına denk gelir. C ve D şıkları evrenin kütle kaybetmeye başlaması durumuna karşılık gelir. Fakat benim tercihim D şıkkının doğru olma ihtimalinin daha yüksek olduğu yönündedir.  O zaman 5 saatte geçilmesi gereken süre 7,92 saate çıkar.

İşte evrenin yaşını belirlemekte zorlanmamızın sebebi, sadece günümüzdeki gözlemlerle sınırlı kalmamızdır. Kozmik arka plan mikrodalga radyasyonuna göre de bir yaş bulabiliyoruz ama onu da ancak günümüzden bakarak ölçebiliyoruz.

Bilim insanları evrenin ilk yıllarındaki hızı hesaba katmazlar. Çünkü o dönemde farklı bir hızın olmasını gerektirecek bir durum yoktur. Oysa evren kütle kaybediyorsa, bu süreç şekil 2 D’deki duruma dönüşecektir. Oradaki, ilk 100 km’lik bölümdeki hızı kaçış hızı olarak ve son hızı ise günümüz Hubble sabitini oluşturan hız olarak düşünelim.

Büyük bir ihtimalle James Web teleskopu bu durumu ortaya çıkaracaktır. Alınan verilerin işlenmesi bitmediği halde, şimdiden ortalığı karıştırdı bile… Yanlış anlamayın, benim bahsettiğim “Büyük Patlama hiç olmamış !!! James Web’den gelen son bilimsel veriler öyle diyor…” gibi çarpıtılan şeyler değil. Benim bahsettiğim Kansas Üniversitesi’nden bir astrofizikçi olan Allison Kirkpatrick’ın sözünü ettiği şeylerdir. O, ilk verileri inceleyerek, Space.com bloğuna yazdığı makalesinde şöyle demektedir: “James Web’in bulduğu şeylerden biri, galaksilerin düşündüğümüzden daha büyük olduğu, bir başka şaşırtıcı şey ise, bu galaksilerin çok fazla yapıya sahip olması. Daha önce galaksilerin bu kadar düzgün olduğunu düşünmemiştik. Evren çok erken organize oldu.

Standart model, ilk gökadaların, küçük gaz bulutları ve yıldız kümelerinin bir araya gelerek daha büyük gökadaları oluşturmasını içeren hiyerarşik bir süreçle oluştuğunu söyler.  Bu erken galaksilerin James Web teleskopunun gözlemlerinde beklenenden biraz daha gelişmiş görünmesi, mevcut galaksi büyümesi modellerini karıştıran ilgi çekici bir astrofizik bilmecedir.”[5]

Birileri bu sözleri kapsamı dışına çıkararak Büyük Patlamanın olmadığı gibi bir sonuç çıkarmış. Oysa görüldüğü gibi Büyük Patlamayı çürüten bir veri yok. Sadece evrenin ilk yıllarında tahmin edilenden daha büyük ve organize galaksilerin bulunması, sorun olarak lanse edilmektedir. Bu durum Büyük Patlamayı çürütmez. Başka bir açıklama durumu düzeltebilir. Örneğin; Büyük Patlamayı biraz daha geriye çekerseniz, her şey yerine oturmuş olur.

Ben ilk kitabım Dünya ve Ötesi’ni yazarken “Evrenin başlangıcında patlayan kara delik, belki birkaç milyar yıl canlı oluşumu için müsait olmadığından, madde miktarı çekilmeyecektir. Böylece evren büyümeye devam edecektir. Bir noktaya geldikten sonra ürün alınmaya başlayınca, evren genişlemeye çalışırken bir taraftan da madde miktarı eksildiğinden büzüşmeye çalışacak ve sadece uzaklaşma hızları göz önüne alındığında dünyanın evrenden yaşlı olduğu ortaya çıkabilecektir. Eğer iki etki beraberce incelenirse, evrenin yaşının 20 milyara yakın olması gerekir. Bu rakamın da, 19–20 milyar aralığında ya da 19,4 milyar yıl olduğunu düşünüyorum” demiştim. Bu rakamı da tamamen sezgilerime dayanarak, içimden gelen bir rakam olarak söylemiştim. Onun için yukarda açıkladığım LCS yöntemiyle bulunan 19,28 milyar yıllık evren yaşına sıcak bakmaktayım. Ayrıca o kitabımda “Hubble sabiti bize evrenden madde çekilmesinin başladığı zamanı gösteriyor olabilir” demiştim. Bugün de aynı düşünüyorum.

Bugün astronomi gök cisimlerinin uzaklığını bulmak için, onların kırmızıya kaymasını kullanır. Evrenin ilk oluşum sırasındaki kaçış hızı, kırmızıya kaymayı oluştursa da asıl kırmızıya kayma, kütle kaybı ile gerçekleşir ve bu süreç hızlanarak devam eder.

Kütle kaybıyla kırmızıya kaymanın ne ilgisi var diyebilirsiniz. Süreci anlayabilmek için daha önce bahsettiğimiz “birim sicim” kavramına bakmamız gerekir. “Evren hakkında her şey” adlı makalede birim sicim kavramını tanımlamıştık. Bu kavramın günümüzdeki fotonlara karşılık geldiğini söylemiştik. Aynı zamanda, zaman geçtikçe birim sicimin de küçüldüğünü daha doğrusu büzüştüğünü de söylemiştik. Diyelim ki foton ilk yola çıktığında 10 birim değerinde olsun. Yolda gelirken bu rakam sürekli küçülmektedir. Bize ulaştığında 5 birim değerine düşmüş olsun. Biz onun yolda gelirken küçüldüğünü anlayamayız. Bizde foton gibi, tüm sistemimizle büzüşüyoruz. Başta iki gök cismi arasına sığan x kadar foton olabilirken, sonda bu rakam 2x kadar olacaktır. Oysa bizim gördüğümüz şey, fotonun yola çıktığı gök cismi ile aramızdaki mesafenin iki kat uzadığı olacaktır. Hatta buna kaçış hızı da eklenecektir. Artık bir fotonun yerini doldurmak için, 2 foton gerekir. Fotonun sayısı değişemeyeceğine göre, fotonun periyotu uzayacaktır. Bu da bize kırmızıya kayma olarak yansıyacaktır.

Evrenin sürekli kütle kaybetmesi, bütün galaksilerin bizden uzağa gitmesini yani hepsinin kırmızıya kaymasını gerekli kılar. Fakat eğer gök cismi kütle kaybının oluşturduğu kırmızıya kaymayı yenecek hızda, bize doğru yaklaşıyorsa, o cisim maviye kayacaktır. Buna ender örneklerden biri, Andromeda galaksisidir.

Evren için şöyle bir senaryo düşünmekteyim. “Evren hakkında her şey” adlı makalede yazdığım gibi, evrenimiz bir üst evrende olan karadeliğin arkasındaki evrendir. Karadelik üst evrende yuttuğu maddeleri, arkasındaki akdelikten, içinde bulunduğumuz evrene püskürtür. Fakat bu püskürtmenin hızı günümüzdeki hızların çok daha altında bir hızdır. Akdelik çok küçük ve çok sıcaktır. Bugün ölçtüğümüz Kozmik arka plan mikrodalga radyasyonu, ak deliğin sıcaklığının günümüze yansımasıdır. İlk maddenin içinde bulunduğumuz evrende görünmesi, şişme oluşturur. Şişme, maddenin meydana getirdiği kütleçekim alanının oluşturduğu uzaydır. Aynı makalede boşluğun, tıpkı manyetik alan benzeri, bir kütleçekim alanı olduğunu söylemiştik.  Şişmeyle oluşan evren büyüklüğü günümüzdeki evrenin boyutlarına yakın olması muhtemeldir. Ayrıca madde dediğim şey de, sicimlerdir. Karadelik yuttuğu maddeleri en küçük parçasına kadar parçalayarak dışarı atar. Onun için oraya düşen her şey sicimlerine kadar ayrışır.

Sicim oluşumundan sonraki süreç, Büyük Patlama sürecindeki sicimlerin birbirinden ayrıldıktan sonraki süreci taklit eder. Orada sicim ve anti sicimlerin buluşarak patlamaları, kaçış hızını daha fazla yapması mümkündür. Onun için alt evrendeki kaçış hızı çok daha az olmalıdır.

Fakat bu mantıkta, şöyle bir sorun var. Eğer evren 20 milyar yıl yaşındaysa, ortalık, yaşı 14 milyar yıldan daha çok olan birçok gök cismiyle dolu olmalı. Gerçi Hubble teleskopu bu konuda yetersiz kalacaktır ama James Webb olayı çözmelidir. Benim beklentim, James webb teleskopunun iki önemli olayı çözeceği yönündedir. Bunlardan biri; bu makale konusu olan evrenin yaşı konusudur. Diğeri ise evrenin büyüklüğünün bulunmasıdır. Evrenin büyüklüğü derken neyi kastettiğimi merak edenler “Evrenin büyüklüğü hakkında bir fikir jimnastiği” adlı makaleden okuyabilirler.

Seyfullah Demir

[1] https://bigthink.com/starts-with-a-bang/this-is-how-astronomers-know-the-age-of-the-universe-and-you-can-too/

[2] https://www.space.com/how-can-a-star-be-older-than-the-universe.html

[3] https://www.researchgate.net/profile/Oezgen-Ersan

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/HD_140283

[5] https://www.space.com/james-webb-space-telescope-science-denial