UZAYIN YAPISI

Big bang ya da Büyük patlama, evrenin yaklaşık 14 milyar yıl önce çok yoğun ve sıcak bir noktadan meydana geldiğini savunan bilimsel teori. Galaksiler nebulözler ve yıldızlararası plazmanın bu şekilde meydana geldiğini savunur. Bu ilk infilaktan bu yana çok daha küçük patlamalar halen devam etmekte (süpernovalar) ve evren, genişleyip büyümeye devam etmektedir.

Gerçekten de dünyamızdaki gözlem evlerinden izlenen uzak galaksilerin ışığındaki kırmızıya kayış, bunun ispatı olarak kabul edilmektedir.

Büyük patlamadan gelen radyasyon, ilk defa 1964'te tespit edilmiştir. New Jersey'deki Bell Laboratuvarlarından Arno Penzias ve Robert Wilson, Samanyolunun dış kısımlarından gelen belirsiz radyo dalgalarını ölçmeye çalışıyorlardı. Fakat bunun yerine gökyüzünün her tarafından gelen bir radyasyon buldular. Bu ışınımın bütün yönlerdeki parlaklığı aynı idi ve yaklaşık 3° Kelvin sıcaklığında bir ortamdan geldiği anlaşılıyordu. Daha sonra Penzias ve Wilson, bu buluşları için bir Nobel ödülü kazandılar.

Bu kozmik fon radyasyonunun, büyük patlamadan hemen sonra kainatı dolduran sıcak gazdan geldiği tahmin edilmektedir. Astronomlar, 1920'lerden beri kainatın genişlediğini biliyorlardı. Bu genişlemenin hızı da, 15 milyar yıl kadar önce bütün maddenin tek bir anda aynı noktada bulunması gerektiğini gösteriyor. İşte tam bu ilk zamana büyük patlama deniyor. O zamandan beri de kainat sürekli olarak genişlemektedir.

Büyük patlamadan sonra kainat radyasyondan yayılan çok sıcak gazla dolmuştur. İlk önce gaz, temel parçacıklardan meydana gelmişti: Önce kuarklar oluştu ve bunlar bir araya gelerek protonları ve nötronları meydana getirdi; daha sonra da elektronlar ortaya çıktı. Büyük patlamadan 300.000 yıl sonra, sıcaklık 3000 °K'ye düşünce bu parçacıklar birleştiler ve atomlar oluştu.

Bu durum, kainata büyük bir değişiklik getirdi. O zamana kadar elektrik yüklü parçacıklar radyasyonu çok kolay emerlerdi. Radyasyon çok uzağa gidemediğinden, gaz da şeffaf değildi. Fakat nötr atomlar radyasyonu iyi ememediler. Bu durumda hareketine bir engel kalmadığından, radyasyon uzayda yayıldı.

Uzay genişledikçe radyasyonun dalga boyu uzadığı için, daha soğuk bir cisimden geliyormuş kanaatini vermeye başladı. Bizim radyasyonu ölçebildiğimiz şimdiki zamana kadar radyasyon, mutlak sıfırın ancak birkaç derece üstündeki sıcaklıklara kadar soğudu.

Kozmik mikrodalga fon radyasyonu

Penzias ve Wilson tarafından bulunan kozmik fon radyasyonu, bu düşünceye mükemmel olarak uymaktadır. Hem sıcaklık doğru derecedeydi hem de radyasyon bütün gökyüzünde aynı sıcaklıktaydı; çünkü bütün yönler büyük patlamaya doğru gidiyordu.

Fakat bu keşif ortaya çözülmesi gereken bir de bilmece çıkardı. Fon radyasyonu, büyük patlamadan 300.000 yıl sonra gazın son derece homojen olduğunu göstermektedir. Gazın içinde büyük topaklar ve delikler olsaydı, bunlar radyasyonun gökyüzündeki dağılımında sıcak ve soğuk bölgeler olarak gözükecekti. Öte yandan bugün çok topaklıdır. Kümeler, ince uzun gruplar halinde toplanan galaksiler ve bunların aralarında boşluklar vardı. Bu büyük yapıların orijinal gazın içindeki topaklardan çıkmış olması gerekmektedir. Tıpkı sütün topaklanarak peynire dönüşmesi gibi.

Kozmoloji ile uğraşan bilim adamları, fon radyasyonu iyi incelenirse, bunun sıcaklığında bazı sapmalar bulacaklarına inanıyorlar. Astronomlar, kozmik fon radyasyonunun sıcaklığını 1960'lardan beri giderek artan bir dikkatle ölçmektedirler. Birkaç yanılmanın dışında, yalnızca ortalama sıcaklıktan sapmalara sınırlamalar koyabilmişlerdir. Yerden yapılan son deneyler, bunların da bir Kelvin'in 30 milyonda birinden fazla olamayacağını gösteriyor. Yerden gözlem yapan astronomlar, kozmik fon radyasyonunu incelediklerinde iki hususla karşılaşmaktadır: Birkaç santimetre daha uzun dalga boylarında gözlem yaptıkları zaman bizim galaksimiz Samanyolu'ndan gelen radyasyon, zayıf fon radyasyonundan baskın çıkıyor. Bizimi galaksimizdeki parlak ve karanlık kısımlar, fon radyasyonundaki herhangi bir sapmayı kolaylıkla maskeliyorlar.

Daha kısa dalgaboylarında ise Samanyolu daha zayıftır; fakat bu dalga boylarındaki radyasyon, Dünyanın atmosferindeki su buharı tarafından emilmektedir. Dünyanın her yerinde, çeşitli gruplar, yüksek dağlar, Antarktika ve yüksekte uçan balonlar gibi havanın kuru olduğu yerlerden gözlem yaparak bu problemi çözmeye çalışmışlardır.

Buna en iyi çözüm, bir uydudaki kısa dalga boylu bir radyo alıcısıdır. 1970'lerin ortalarında, bu gözlemcilerin çoğu, NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezindeki bilim adamlarıyla işbirliği yaparak Kozmik Fon Keşif Uydusu COBE'nin tasarımına katkıda bulundular.

18 Kasım 1989'da COBE, yörüngesine mükemmel bir şekilde oturtuldu. COBE'nin taşıdığı üç araçtan iki tanesi gökyüzünü uzun kızılötesi dalgaboylarında gözlemledi. Araçlar, uzaydan gelen zayıf sinyallerin uzay aracının kendi sıcaklığından etkilenmemesi için sıvı helyumla soğutulmaktaydı. Bu araçlar görevlerini seferin dokuzuncu ayında sıvı helyumun bittiği sırada tamamladılar. Araçlardan biri fonun ortalama sıcaklığını görülmemiş bir hassasiyetle ölçerek 2.735 °K değerini buldu. Diğeri de ilk defa olarak, uzun kızılötesi dalgaboylarında uzayın haritasını çıkardı.

Üçüncü ölçüm aleti fon radyasyonunun parlaklığındaki sapmaları aramak için tasarlanmıştı. Altı diferansiyel mikrodalga radyometreden oluşan bu düzenek gözlemlerine devam ediyor; çünkü bunların soğutulması gerekmiyor. Bunlarla gökyüzü şimdiye kadar iki kere tarandı ve üçüncü taramaya devam edilmektedir. Radyometreler gökyüzünü 3.5, 5.7 ve 9.5 milimetre olmak üzere üç kısa radyo dalga boyunda gözlemlemektedir.

Halen, dünyanın çeşitli yerlerinde aynı derecede hassas aletlere sahip ekipler COBE'nin görebileceğinden daha küçük, bir açı dakikası sapmalar bulmak için gözlem yapmaktadır.