t< style=" line-height: 150%; position: relative; top: -3pt;">-43 s, Büyük patlama. Geçen süre 10-43 saniye. Kütle çekimi, Elektromanyetik, zayıf ve şiddetli çekirdek kuvvetleri bir bütün olarak bulunuyor (4 temel kuvvet bir arada bulunuyor). Evren sonsuz bir enerji yoğunluğundaki tek bir noktadan başlayarak hızla genişlemeye başlıyor.

t=10-43 s, 1032 K, 1019 GeV, 10-34 m

Başlangıçta tüm madde parçacıkları ile kuvvet taşıyıcı parçacıklar, bir termal denge içindeler (aynı oranda oluşup yok oluyorlar). Bu parçacıklar, (yani madde) fotonlarla (yani ışınım ile) bir arada, ayrışmamış, aynı “karışım” içinde bulunuyorlar. Bir “faz geçişi sonucu, kütle çekim, elektromanyetik, zayıf ve şiddetli çekirdek kuvvetlerinden ayrılarak, bağımsız bir kuvvet oluşturuyor. Diğer üç kuvvet, kuark ve leptonlar üzerindeki etkileri bakımından birbirlerinden farksız. Kütle çekiminin ayrılması, temel kuvvetler arasındaki ilk simetri bozulmasıdır.

t = 10-35 s, 1027K (1016 GeV, 10-32m): Şişme

Geçen süre 10-35 saniye,

Genişleme sürüyor. Büyük birleşme kırılıyor. Şiddetli çekirdek kuvvetleri ile elektrozayıf kuvvetin etkileri ortaya çıkıyor. Evren’in genişliği her 10-34 saniyede bir katlanıyor. Şişme, Evren’i düzleştiriyor.

t= 10-32 s:

Yeni bir faz geçişi ile, şiddetli çekirdek kuvveti de bağımsızlaşıyor. Madde ve karşı madde arasında, madde lehinde milyarda bir oranında fazlalık oluşuyor.

Sıcaklık, hala kuarkların birleşmesine izin vermeyecek kadar yüksek.

Temel parçacıklar, bir kuark gluon plazması halinde bulunuyorlar.

t = 10-10 s, 1015K, 100 GeV, 10-18 m

Evren hızla genişlemeye devam ediyor. Sıcaklık, “termodinamik” kuralları uyarınca düzenli olarak azalıyor. Sonunda zayıf çekirdek kuvveti de bağımsız biçimde etkinleşen bir kuvvet haline geliyor.

Doğanın dört temel kuvveti de hareketlerinde bağımsız hale gelmiş oluyorlar.

Kuarklarla, antikuarklar birbirlerini yok ederken geriye küçük oranda bir madde fazlası kalıyor. Elektrozayıf kuvveti taşıyan parçacıklar olan W ve Z bozonları bozunuyor. Bu süreç içinde sıcaklık, karacisim ışınımından kaynaklanan fotonların bir madde-karşımadde çifti yaratacak enerjiyi yitirdiği noktaya kadar düşüyor. Sonunda Evren’in sıcaklığı, bu kritik noktanın altına düştüğünde, başlangıçta ortaya çıkmış olan büyük kütleli zararsız parçacıklar yok oluyor.

t = 10^-4 s

, 10¹³ K

, 1 GeV

, 10^{-16 m}

Kuarklar birleşip proton ve nötronları oluşturuyorlar. Sıcaklık azaldıkça kuarklarla antikuarkların birbirlerini yok etmesi süreci sona eriyor.

t=1s, 10¹⁰ K, 1 MeV, 10^{-15 m}

Arta kalan kuarklar proton ve nötronları oluşturuyorlar. Nötrinolar ayrılıyorlar. Elektrik yüksüz parçacıklar olan nötrinolar etkisiz hale geliyorlar.

Elektron ve pozitronlar birbirlerini yok ediyorlar ve yeniden oluşmuyorlar. Ancak fazladan bir miktar elektron kalıyor. Protonlar, daha ağır olan nötronlara göre çok daha kararlı parçacıklar. Bu nedenle aralarındaki denge sürekli olarak proton lehine gelişiyor.

Bu iki parçacık arasında, 50:50 olan oran bu evrede 25:75 durumuna geliyor.

t = 3 dakika, 109 K, 0.1 MeV, 10-12 m

Proton ve Nötronlar birleşip hidrojen çekirdeklerini oluşturuyorlar. Artık sıcaklık, çekirdeklerin oluşmasına izin verecek kadar düşük. Evren’deki koşullar, günümüzde yıldızların merkezlerindeki, yada termonükleer bombaların patlama koşullarını andırıyor. Döteryum (ağır Hidrojen), Helyum ve Lityum gibi görece ağır çekirdekler, var olan Nötronları yakalıyorlar. Arta kalan Nötronlarda yaklaşık 1000 saniye içinde bozunuyorlar.

Nötron-Proton oranı 13:87’ye iniyor. Evren’in yapısı büyük ölçüde tamamlanmış oluyor. Temel olarak Protonlardan (%75) ve Hidrojen çekirdeklerinden oluşuyor. Sıcaklık hala atomların oluşmasına izin vermiyor. Elektronlar, serbest parçacıklardan oluşan bir gaz durumunda.

t = 300.000 yıl, 6000 K, 0.5 eV, 10-10 m

Evren şeffaflaşıp ışıkla doluyor. Atomlar oluşuyor. Eksi elektrik yüklü elektronlar, artı yüklü proton taşıyan çekirdeklere bağlanmaya başlıyorlar. Sonunda hafif element diye adlandırılan Hidrojen, Helyum ve Lityum atomları oluşuyor.

İlk Evren ortamında eskiden serbestçe dolaşan elektronlar, atomlara bağlandıkları için sürekli bunlara çarpıp saçılan fotonlar, artık serbestçe yol alabiliyorlar. Böylece Evren şeffaf hale geliyor. Bunun sonucu ışınım yerine madde yoğunluğu başat hale geliyor. Gökbilim, (ancak ışığı görebildiği için) Evren’in oluşum tarihinde ancak bu noktaya kadar geri gidebiliyor.

t = 109 yıl, 18 K

Geçen süre 1 milyar yıl. Galaksiler oluşmaya başlıyorlar. Kütle yoğunluğunda küçük ölçekli yerel oynamalar, yıldız ve gökada oluşumu için tohum işlevi görüyor. Önceleri, belli belirsiz yoğunluk dalgalanmaları olarak ortaya çıkan farklar, şişme süreci ile hızla boyut kazanıyorlar.

Yine de mekanizma, hala tam olarak bilinmiyor.

Çekirdek sentezi, yani karbondan başlayıp demire kadar olan ağır çekirdeklerin oluşma süreci, termonükleer tepkimelerle yıldızların içinde başlıyor. Bu süreç uzun sürüyor; bazı elementler, milyonlarca hatta milyarlarca yılda oluşuyor. Yıldızların çöküşü ve Süpernova Patlamaları sırasında anlık süreçlerde daha da ağır elementler sentezleniyor.

Geçen süre 13.7 milyar yıl

t = 13.7x109 yıl, 3 K: İnsan oluştu ve nereden geldiğini merak etmeye başlıyor.

Sonunda günümüze geldik.

Kimyasal süreçler, bağımsız atomları bir araya getirerek moleküllerin oluşmasını sağlıyor. Elektronların bir arada tuttuğu bu yapılar, giderek daha da büyüyerek, organik molekül dediğimiz daha karmaşık yapılara dönüşüyor.

Sonunda bu organik moleküller, dış etkenlerin de yardımı ile kendilerini kopyalamanın yolunu öğreniyorlar. Yıldız tozları ve karmaşık şifreler (DNA), yaşamı sentezliyor.

4 Milyar yıl süren uzun bir evrim sonunda, rastlantıların yadsınamayacak katkıları ile Dünya’ya egemen olan insan, çevresindeki evreni incelemeye başlıyor.

EVREN’İN YAPI TAŞLARI

Çağlar boyunca kozmologlar, Evren’e bakış açılarını, Evren’in temel doğasına kabul ettirmeye çalıştılar.

KOZMOLOJİNİN İLKELERİ

En yakın yıldız olan Proxima Centauri 4.2 ışık yılı uzaklıktadır ve biz onun yaklaşık 4 yıl önceki halini görüyoruz.

2 Milyon ışık yılı uzakta olan Andromeda galaksisinin, henüz yer yüzünde Homo sapiens’in ortaya çıkmadığı dönemlerdeki halini görüyoruz.

Büyük bir teleskop, bizi yaratılışa doğru götüren bir zaman makinesidir.

Evrende sabit bir referans yoktur. Özel bir konumdan bahsedilemez. Kıyaslayabileceğimiz başka bir evreni algılayamıyoruz.

BÜYÜKLÜK

1 parsek = 3.26 ışık yılı, Güneşin kütlesi = 2x1033 gram (2x1027ton). Bu ifadeleri sadeleştirmek amacı ile güneş kütlesi M₈temel alınır. Samanyolu Galaksisinin kütlesi, görünür madde olarak 100 milyar (1011 M₈ ). Evrenimiz soğuk bir mikrodalga ışınımı denizinde yüzüyor. Bu kozmik fon ışınımının sıcaklığı 2.73K veya –270.43ºC olarak ölçülmüştür. Fakat bu sıcaklık 3K olarak bilinir. Fiziksel anlamı olan, düşünülebilecek en büyük sayı ne olabilir ? Evrende en çok bulunan Hidrojen atomunun bir gramı yaklaşık 1024 atom içerir. Güneş 1057 atom, Samanyolu ise 1068 atom içerir. (büyüklük mertebesi olarak) Gökyüzünde 1º2 içinde 200000 galaksi sayılabilir. 41000º2 olan gözlenebilen evrende 10 milyar galaksi ve buna karşılık 1078 atom bulunmaktadır. Fiziksel anlamı olan, düşünülebilecek en küçük sayı ne olabilir ?

Hidrojen atomunun çekirdeğinin çapı 10-13 cm’dir. Atomaltı noktasal parçaların ölçülebilir çapı yoktur.

Bunun yerine kuantum teorisinin parçacığın konumuna ilişkin belirsizlik olarak tanımladığı etkili boyut ölçüsü vardır. Bir parçacığın kütlesi büyüdükçe Compton dalgaboyu (konumundaki kuantum belirsizliğinin miktarı) azalır. En küçük Compton dalgaboyuna sahip cisim teorik olarak bir karadeliğe dönüşmeden var olabilen en büyük kütleli cisimdir. Böyle bir cismin kütlesi 1019 proton kütlesine eşit olup, Compton dalgaboyu da 10-³²cm’dir.

Evrende bulunan en küçük uzunluk ölçüsüdür.

UZAYDAKİ BULUTLAR

Bir yıldız, yaşamına yıldızlararası bir gaz ve toz bulutu olarak başlar. Yıldızlararası gaz, galaksimizi kapsayan daha soğuk gaz tabakasının içine gömülü durumda bulunan çeşitli büyüklüklerdeki bulutlardır. Büyüklükleri 1 parsekten yüzlerce parseke kadar değişen bu bulutlar, birkaç Güneş kütlesinden birkaç milyon Güneş kütlesine kadar değişen madde miktarları içerebilirler.

Yoğun bulutlar, çoğunlukla karanlık molekül biçimindeki hidrojen (H2) bulutları, daha dağınık olanları ise atom biçimindeki hidrojen (HI) bulutlarıdır. İyonlaşmış hidrojen (HII) ise büyük kütleli yıldızların çevresinde parlayan bulutsulardaa bulunur.

Her atomun karakteristik bir tayfsal imzası vardır.

Her atom ışınımı bir dizi özel dalgaboyunda yayar ve soğurur. SPEKTROGRAF; bir gaz bulutu içinde bulunan atomların tayfsal imzalarını elde etmeyi sağlar.

Bu araç, ışığı bileşen dalgaboylarına ayırarak spektrum (tayf) oluşturur.

Gaz içinde bulunan uyarılmış atomlar, uyarılmamış hallerine dönerlerken özel dalgaboylarında parlak “salma çizgileri” oluşturacak biçimde ışınım yayarlar. Salma çizgileri yalnızca gözlenen gaz bulutunun arka planında daha parlak bir ışık kaynağı yoksa, görülebilir.

Eğer gözlenen gaz bulutunun arka planında daha parlak bir ışınım kaynağı varsa, gaz bulutundaki atomlar bu ışınımı kendi karakteristik dalgaboylarında soğurarak, gözlenen ışınım tayfında boşluklar biçiminde ortaya çıkan bir “soğurma tayfı” oluştururlar. Sıcak ve ışığa geçirgen olmayan çekirdeklerin dışında bulunan yıldız atmosferlerinin oluşturduğu tayflar yıldızların gizlerini çözmüş ve bu parlak cisimlerin içindeki maddeler konusunda bilgi sahibi olmamızı sağlamıştır.

Sıcak yıldız atmosferlerinde hızla ileri geri hareket eden atomlar nedeni ile soğurma çizgileri karakteristik olarak genişler. Işınımın çeşitli dalgaboylarına göre dağılması, elektromanyetik tayfı oluşturur.

Soldan sağa doğru, radyo dalgalarından mikrodalgalar, kızılötesi, ışık, x-ışınları ve gama ışınları yönünde ilerlerken dalgaboyu küçülür.