Evrenin Büyüklüğünü ve Yaşını Nasıl Ölçüyoruz?

500

Astronomlar Büyük Patlama’nın 10 ila 20 milyar yıl önce gerçekleştiğini tahmin ediyorlar. Evrenin yaşını iki şekilde tespit ediyorlar:

  • En yaşlı yıldıza bakarak, ve
  • Evrenin genişleme hızını belirleyip Büyük Patlama’nın ne zaman gerçekleştiğinin çıkarımını yapıyorlar.

En Yaşlı Yıldız

Astronomlar Evren’deki bazı en yaşlı yıldızların yaşlarını küresel kümeleri inceleyerek elde ettiler. Bir küresel küme, yaklaşık olarak aynı zamanda oluşmuş milyonlarca yıldıza sahip yoğun bir topluluktur. Küresel kümenin merkezine yakın yerlerde yoğunluk inanılmaz derecelerdedir. Eğer bir küresel kümenin merkezine yakın yerde yaşıyor olsaydık, şu anda bize en yakın yıldız olan Alfa Centauri’den daha yakın komşuluğumuzda birkaç bin yıldız olurdu.

NGC 4603 galaksisinin bir fotoğrafı. Görsel: Jeffrey Newman (UC Berkeley) ve NASA

Bir yıldızın ömrü onun kütlesine bağlıdır. Büyük kütleli yıldızlar küçük kütlelilere nazaran çok daha parlaktırlar, bununla birlikte hidrojen yakıtlarını hızla tüketirler. Güneş benzeri bir yıldız merkezinde, mevcut parlaklığını yaklaşık 9 milyar yıl boyunca koruyabilecek yakıta sahiptir. Güneş’in iki katı kütleye sahip bir yıldız ise yakıtını sadece 800 milyon yıl içerisinde bitirir. 10 güneş kütleli bir yıldız (Güneş’ten 10 kat daha fazla kütleye sahip olan bir yıldız) Güneş’ten yaklaşık bin kat daha parlaktır ve sadece 20 milyon yıllık yakıtı vardır.

Küresel küme içerisindeki tüm yıldızlar kabaca aynı zamanda oluştuğu için bu küresel kümeler bir kozmik saat işlevi görürler. Eğer bir küresel küme 10 milyon yıldan daha yaşlı ise bu durumda hidrojen yakan tüm yıldızları 10 güneş kütlesinden küçüktür. Bu aynı zamanda, hidrojen yakan hiçbir tek yıldızın Güneş’ten 1000 kat parlak olamayacağını da ifade eder. Eğer bir küresel yıldız kümesi 2 milyar yıldan yaşlı ise içerisinde 2 güneş kütlesinden daha büyük hidrojen yakan hiçbir yıldız olmayacak demektir.

En yaşlı küresel kümeler sadece 0.7 güneş kütlesinden daha küçük kütleli yıldızlar barındırmaktadır. Bu küçük kütleli yıldızlar Güneş’ten çok daha sönüktürler. Bu, en yaşlı küresel kümelerin 11 ila 18 milyar yıl yaşında olabileceğini göstermektedir. Bu tahmindeki belirsizlik, küresel kümenin uzaklığının (içerisindeki yıldızların parlaklığındaki ve kütlesindeki belirsizlik nedeniyle) tam olarak belirlenmesindeki zorluktan kaynaklanmaktadır. Bu yaklaşımdaki bir başka belirsizlik kaynağı ise, yıldız evriminin ince detaylarındaki bilgisizliğimizdir.

Büyük Patlama’nın Tahmini

Evrenin yaşını tahmin etmenin bir diğer yolu da “Hubble Sabiti” ölçümüdür. Hubble Sabiti (H0) Evren’in şimdiki genişleme hızının ölçüsüdür. Kozmologlar bu değeri geriye doğru tahminde kullanırlar. Bu tahmin Evren’in şimdiki yoğunluğu ve bileşimine bağlıdır.

Evren düz ve çoğunlukla maddeden ibaretse, o zaman Evren’in yaşı 2/(3H0)’dır. Eğer Evren’in madde yoğunluğu çok düşükse o zaman tahmin 1(H0)’dan büyük olur. Genel Görelilik Teorisi bir kozmolojik sabit olarak uyarlanıp eklenirse bu durumda hesaplanan yaş daha da büyük çıkmaktadır.

Birçok astronom Hubble Sabiti’ni hesaplayabilmek için farklı yöntemler kullanarak yoğun şekilde çalışmaktalar. H0 değerinin mevcut en iyi tahmini 50 kilometre/sn/Megaparsek ila 100 kilometre/sn/Megaparsek arasında değişmektedir.

İki yaş tahminini karşılaştıracak olursak, potansiyel bir sorun ortaya çıkıyor. 1/ H0 değerinin 10 milyar yıldan daha küçük olduğunu hesaplayan astronomları haklılarsa o halde evrenin yaşı sahip olduğu en yaşlı yıldızdan daha küçük çıkmaktadır. Bu aykırılık ya Büyük Patlama teorisinin doğru olmadığını ya da Genel Görelilik’i değiştirerek kozmolojik bir sabit olarak dahil etmemiz gerektiğini göstermektedir.

Bazı astronomlar bu aykırılığın, ölçümlerimiz iyileştiğinde ortadan kalkacağına inanmaktadırlar. Eğer 1/ H0 değerini daha büyük ölçen astronomlar haklı ise ve küresel kümelerin yaşlarına ilişkin daha küçük tahminler de doğru ise, o halde Büyük Patlama Teorisi için her şey iyi olabilir.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.