Evren Modelleri

Evren modellerinin ayrıntılarına geçmeden önce, evrenin bize nasıl göründüğünü özetleyelim. Gözlemlerden hareketle evrenin geçmişini anlamaya ve evrenin geleceğinin ne olabileceğini modellerle açıklamaya çalışalım:

Son 25-30 yıl içinde evreni anlamamızda gerçek bir devrim yaşandı. Gözlem teknikleri gelişti. Radyo, milimetre, kırmızı ötesi, mor ötesi, X-ışını ve gama ışını dalga boylarında gözlemler yapılabilir hâle geldi. Yer üzerinden olduğu kadar, uzaydan da gözlemler yapıldı. Yeni geliştirilen alıcılar, dedektörler ve çok hızlı bilgisayarlar astronomide baş döndürücü gelişmelere neden oldu. Bu gelişmeler, evrenin anlaşılmasına önemli katkılar yaptı. Bu arada fizikte de benzer gelişmeler oldu ve bu bilgiler de evrenin anlaşılmasına katkılarda bulundu.

Öncelikle, evrenin şu andaki içeriğinin ne olduğundan başlamakta yarar var. Önce, bildiğimiz maddeyi sayalım. Bildiğimiz madde ile yıldızlar, gaz ve toz kastediliyor. Bunlar optik gözlemlerle saptanan maddeyi temsil etmektedir. Söz konusu maddenin, sıcaklığı 3000 ile 30 000°K arasındaki maddedir ki bu sıcaklıklar kara cisim sıcaklıklarıdır. Evrendeki maddenin çoğu bu hâldedir.


Yıldızlar, gaz ve toz, galaksileri oluştururlar. Bunlar belki de başlangıç koşullarının farklı olması nedeniyle farklı oluşmuştur. Galaksiler evrenin temel taşlarıdır. Tek başına bulunan galaksiler azdır, daha çok gruplar hâlinde bulunurlar. Daha önce de söz edildiği gibi galaksi kümelerinden de büyük yapıların varlığı söz konusudur. Bununla beraber, gök yüzünde yeterli büyüklükteki alanlarda ortalama alınırsa, içerdiği madde miktarı bakımından evren her yönde aynı görülmektedir. Buna, evrenin eşyönlülük özelliği denir.

Evrenin ikinci bileşeni ışınımdır. Kozmoloji için en önemli olanı bunun kara cisim bileşenidir. Einstein'ın E = mc2 denklemini kullanarak kütle karşılığını bulduğumuzda, bilinen normal madde yoğunluğundan 1000 kez daha küçük olduğu görülür. Başka bir deyişle, evrendeki ışınımın yoğunluğu normal madde yoğunluğunun binde biri kadardır.

Mikrodalga arka-alan ışınımının (Büyük Patlama ile evrene yayıldığı düşünülen ve evrenin her yerinde gözlenen ışınım ki yayıldığı zamanın izlerini taşımaktadır ve bu bakımdan çok önemlidir.) ilginç iki özelliği vardır:Birincisi her yönde aynı şiddette gözlenmesi, eş yönlü olması; ikincisi ise bu ışınımın 2.7°K'lik bir kara cisim ışınımı olmasıdır. Bu astronomide rastlanabilecek en iyi bir kara cisim ışıması olarak düşünülebilir. Önemi, evrende belli bir zamanda, madde ile ışınımın aynı sıcaklıkta dengede olmuş olduğudur.

Son olarak, evrenin üçüncü bileşeni normal olmayan maddedir. Bunu ikiye ayırabiliriz: Relativistik plâzma ve manyetik alan (karanlık veya saklı madde). Bunlardan, ikinci kategorideki madde üzerinde biraz durmak istiyoruz. Galaksi veya galaksi kümeleri gibi büyük sistemlerin yaydıkları ışınımdan hareketle, sistemin dinamiğinden bulunan madde miktarı açıklanamamaktadır. Galaksi kümeleri için böyle bir durum uzun yıllar bilinmekteydi, ancak son yıllarda aynı şeyin büyük galaksiler için de geçerli olduğu bulunmuştur. Böylece, evrende göremediğimiz bir maddenin varlığı söz konusudur.

Görünmeyen bu madde ışınım yaymayan yıldızlararası gezegenler, çok küçük kütleli yıldızlar, ağır nötrinolar, bilinmeyen ve zayıf etkileşen temel parçacıklar, küçük karadelikler, büyük karadelikler, süper karadelikler...vsvs gibi olabilir. Bilim ve tekniğin gelişmesiyle ileride bunların bir kısmı gözlenebilir ve bir kısmı için de dolaylı kanıtlar bulunabilir. Önceleri bu maddeye, kayıp madde deniliyordu; ancak, bu kulanımının yanlış olduğu açıktır, çünkü bu madde kayıp değil, evrende bir yerlerde bulunmaktadır, fakat biz onu henüz göremiyoruz.

Özetle, bugün itibariyle astronomi ve kozmoloji hakkında bildiklerimiz şunlardır:
(i) Yıldızlar ve yıldız evriminin temel fiziği,
(ii) Yıldızların dev molekül bulutları içindeki yoğun gazlardan oluştuğu,
(iii) Yıldızlararası maddenin değişik fazlarda olduğu, maddenin yıldızlarda değişime uğradıktan sonra yıldızlararası ortama atıldığı,
(iv) Galaksilerin, evrenin temel taşları olduğu,
(v ) Galaksilerdeki yüksek enerji olaylarının çekirdeklerindeki aktivitelerle, belki de orada bulunan karadeliklerle ilgili olduğu,
(vi) Sıcak Büyük Patlama modelinin evreni en iyi açıklayan model olduğu.