EVRENİN KENARI NEREDE VE NASIL GİDERİZ BİR BAKALIM?
Evrenin kenarı nerede ve evrenin sınırına gidersek ne görürüz? İnsanlar genellikle şöyle der: Evren sonsuzdur ve uzay-zamanın tamamını kapsar. Peki ya evrenin asla gidip göremeyeceğimiz yerleri varsa uzaklarda neler oluyor? Evrenin dışı var mı ve fizik yasaları evrenin kenarında değişiyor mu? Evren düz mü, yoksa yuvarlak mı? Tabii bir de “Evrenin sınırını asla bilemeyiz; çünkü görüp test edemeyiz. O yüzden evrenin büyüklüğü bilimsel olmayan bir konudur” diyenler var. Ancak, evrenin büyüklüğü gayet bilimsel bir konudur ve bu yazıda uzayın sınırına yolculuk edeceğiz.
GÖZLEMLENEBİLİR EVREN NE KADAR BÜYÜK?
Paniklemeyin ama evren küçüldü yazısında gözlemlenebilir evreninin yarıçapının Dünya’dan bakınca sonsuz gelecekte teorik olarak görebileceğimiz en uzak nokta olduğunu söyledim. Bu da 46 milyar ışık yılıdır. Evrenin kenarı 46 milyar ışık yılı uzaktadır ama evrenin büyük patlamadan beri sürekli genişlemekte olduğuna dikkat edelim.
Teorik olarak görebileceğimiz en uzak galaksiler de evrenin 1 aylık halini gösteren kozmik mikrodalga artalan ışıması (CMB) uzaya yayıldığında birbirine çok yakındı. Sonuçta evren 1 aylıkken çapı sadece 920 ışık yılı ve sıcaklığı 273 milyon dereceydi. Tabii o zaman galaksiler henüz oluşmamıştı ama onları oluşturacak proton ve nötronlar oluşmuştu. Bugün 46 milyar ışık yılı uzakta olan galaksilerin kökü o zamandan geliyor.
Evrenin Dünya’dan görüp görebileceğimiz en uzak noktasına parçacık ufku diyoruz. 46 milyar ışık yılı uzaktaki galaksilerin ışığı Dünya’ya neredeyse sonsuz süre sonra ulaşacaktır. Bu yüzden evrenin kenarını asla göremeyiz. Evrenin kenarı teorik sınırdır.
Bugün görebildiğimiz en uzak galaksi ışığı 13,39 milyar yıl sonra bize ancak ulaşan GN-z11’dir. Evren 13,78 milyar yaşında olduğu için bu müthiş bir uzaklıktır. Üstelik bugün GN-z11 bizden 32 milyar ışık yılı uzakta bulunuyor. (Evrenin çapının yaşından büyük olmasının ana nedeni kozmik enflasyon ve ikinci nedeni de uzayın son 5 milyar yılda gittikçe hızlanarak genişlemesine neden olan karanlık enerjidir). Peki evren sürekli genişliyorsa nasıl kenarı olabilir?
EVRENİN KENARI VE DOĞRU UZAKLIK
46 milyar ışık yılı uzaktaki parçacık ufku evrenin ışık hızıyla yayılan neden-sonuç ilişkisiyle bizimle bağlantıda olan en uzak noktasıdır. Parçacık ufkunun içinde kalan her şeye gözlemlenebilen evren deriz. Görülen evren demiyoruz çünkü yukarıda gördüğünüz gibi gözlemlenebilir evrenin tamamını göremiyoruz. GN-z11’den daha uzak galaksilerin ışığı bize milyarlarca yıl sonra ulaşacak.
Gözlemlenebilir evrenin yarıçapı derken Dünya’yı evrenin merkezi olarak kabul ederiz; çünkü Dünya’da yaşıyoruz. Öyleyse gözlemlenebilir evrenin yarıçapı olan 46 milyar ışık yılı da doğru uzaklıktır. Bu teknik bir terimdir. Nitekim evren sürekli genişliyor ve bugün gözlemlenebilir evrenin sınırında olan galaksiler birkaç milyar yıl sonra dışına çıkarak bize 46 milyar ışık yılından daha uzak olacak.
İşte o zaman bu galaksilerin ışığını bir daha asla göremeyeceğiz. Galaksiler artık başka bir evrene ait olacak. Dahası Dünya’dan bakınca görebileceğimiz en uzak nokta ile Mars’tan bakınca görebileceğimiz en uzak nokta farklıdır.
Oysa Mars’tan geriye, Dünya’ya baktığımız zaman ters yönde Dünya’dan bakınca göreceğimiz kadar uzağı göremeyiz. Mars’ın gözlemlenebilir evreni beri kenarında Dünya’nın evreninden yaklaşık 60 milyon km daha kısadır.
DOĞRU UZAKLIK VE GERÇEK UZAKLIK
Bu nedenle evet, gözlemlenebilir evrenin parçacık ufkuyla belirlenen net bir kenarı vardır ama bu kenar sabit değildir. Nereden baktığınıza bağlı olarak ileri-geri, yukarı-aşağı kayar. Gözlemlenebilir evrenin merkezi tercihli olduğu ve evren genişlediği için astronomide doğru uzaklık terimini kullanırız. Ancak, evrenin görebileceğimiz en uzak noktası gidebileceğimiz en uzak noktası değildir. Peki bu ne demek?
EVRENİN KENARINA NE KADAR SÜREDE GİDERİZ?
Doğru uzaklık gerçek olmayan bir kavramdır; çünkü evrenin kenarına en fazla ışık hızında gidebiliriz. Kütleli cisimler, insanlar ve uzay gemileri ise ancak ışıktan daha yavaş gidebilir. Özetle evrenin kenarına ulaşmak zaman alacaktır. Diyelim ki 46 milyar ışık yılı uzaktaki evrenin kenarına gitmek için ışık hızının yüzde 99,99’uyla giden bir gemiyle yola çıktınız. Peki evrenin kenarına ulaşmak ne kadar sürecek?
Evrenin kenarını sonsuz gelecekte görebileceksek oraya gitmemiz de sonsuza dek sürecek. Aslında gözlemlenebilen evrenin kenarına asla ulaşamayacağız; çünkü evren sürekli genişliyor. Üstelik kenarında ışık hızında ve ötesinde ışıktan hızlı genişliyor. Işık hızında veya ışıktan hızlı gitmeden evrenin kenarına ulaşamayız. Bu da pratikte imkansızdır. Dolayısıyla evrenin iki kenarı vardır: Teorik sınırı olan parçacık ufku ve pratik sınırı olan olay ufku. Olay ufkunu kara deliklerle anlatalım.
Kara deliğin olay ufkunu geçip içine giren ışık bir daha dışarı çıkamaz; çünkü ışıktan hızlı gitmesi gerekir. Işık bile ışıktan hızlı gidemez. Biz de dışarıdan bakınca ışığın izlediği yolun olay ufkuna doğru sonsuza dek gerilip uzadığını görürüz. Böylece ışık ışınları kara deliğe doğru spagetti gibi sonsuza dek gerilir, kırmızıya kayar ve gözden kaybolur. Işığın aldığı yol kara deliğin içindeki tekilliğe dek sürer ve asıl orada son bulur ama bizim için kara deliğe giren ışık bitmiştir.
EVRENİN DE OLAY UFKU VAR
Bugün ışık hızıyla yola çıksak evrende sonlu zamanda ulaşabileceğimiz en uzak nokta 16 milyar ışık yılıdır. Evrenin olay ufku da yaşından az büyüktür ve bunun sebebi büyük patlamadan beri uzayın genişliyor olmasıdır. Görebildiğimiz en uzak galaksi GN-z11’in ışığının 13,39 milyar ışık yılı olduğunu hatırlayalım. GN-z11’in ışığı neredeyse evren kadar eskidir. İlk galaksiler evren 400 milyon yaşındayken oluştuğuna göre GN-z11 ilk galaksilerden biridir ama dahası var:
EVRENİN KENARI VE HAYALET GALAKSİLER
Nasıl ki biz bugün 46 milyar ışık yılı uzaktaki galaksilere asla sinyal gönderemez ve onlara ulaşamayız o galaksilerin ışığı da bize asla ulaşamaz. Dahası bugün görebildiğimiz en uzak galaksilere asla ulaşamayacağız. Örneğin GN-z11 32 milyar ışık yılı uzakta olduğu için onun bebeklik ve çocukluk halini görebiliriz ama olgunluk halini görene kadar insanlığın soyu tükenebilir. Ayrıca o galaksiye asla ulaşamayız. GN-z11 aradan geçen zamanda bizden daha fazla uzaklaşacaktır.
Öyleyse evrenin kenarında asla gidemeyeceğimiz hayalet galaksileri görüyoruz ve evren genişledikçe daha çok sayıda galaksi gözlemlenebilir evrenin dışında kalacaktır. Örneğin Samanyolu galaksisi uzayda saniyede 630 km hızla hareket ediyor ve evrenin genişleme hızı da her 3,26 milyon ışık yılında saniyede 72 km’dir. Bu da 29 milyon ışık yılı uzaktaki galaksilerin gelecekte bizden kopacağını gösteriyor.
Samanyolu’nun bulunduğu yerel galaksi grubunda yaklaşık 30 galaksi var. Yerel grubun çapı ise 10 milyon ışık yılıdır ve bu da 30 milyon ışık yılı çapındaki bir kürede 90-100 galaksi olduğunu gösterir. İşte bu 90-100 galaksi sonsuza dek birbirine yerçekimiyle bağlı olacaktır. Bu galaksiler milyarlarca yıl içinde birbiriyle çarpışıp süper dev galaksiye dönüşecektir. Geri kalanlar evrenin genişlemesiyle kopacaktır.
EVRENİN KENARI VE WARP SÜRÜŞÜ
Peki ışıktan hızlı giden warp gemisi Atılgan’a binerek evrenin kenarına gidersek ne olur? Işık hızı sınırlı olduğu için ne kadar uzağa gidersek evrenin o kadar eski halini görürüz (gemiden bakınca görülen galaksiler gittikçe daha yaşlı galaksiler olacaktır). Dünya’dan 15 milyar ışık yılı uzaklaşıp geriye baktığımız zaman evren 380 bin yaşında iken uzaya yayılan kozmik mikrodalga artalan ışımasını (CMB) göreceğiz. Henüz oluşmamış galaksimiz de CMB haritasındaki küçücük bir benek olacaktır,
Peki önümüzde ne göreceğiz? Öncelikle CMB’yi görmeyeceğiz; çünkü warp sürüşü ile ışıktan hızlı gidiyoruz ve büyük patlamanın ışığı henüz buraya ulaşmadı. Öyleyse evren karanlık mı olacak? Ne münasebet? Dünya’nın gözlemlenebilir evreninin dışında kalan galaksileri görmeye başlayacağız. Ne kadar uzağa bakarsak o kadar çok galaksi göreceğiz. Biraz sıkıcı ama uzayda EVRENİN SINIRINA GELDİN! gibi bir işaret tabelası görmeyeceğiz. Evren sürüp gidecek.
Nitekim kozmik enflasyon teorisine göre evren sonsuzdur ama gözlemlenebilir evrenin sınırı vardır. O da parçacık ve olay ufkudur. Peki ya uzayın şekli? Evren ölçebildiğimiz kadarıyla düzdür, yani uzay düzdür ve biz bunu çok kesin olarak ölçtük.
Bu Dünya’ya benzer. Nasıl ki Dünya yuvarlak ama yerden bakınca düzdür, bugün büyük kısmı Dünya’nın gözlemlenebilir evreninin dışında kalan megaevren de neredeyse kusursuz bir küre olabilir. Gözlemlenebilir evrenin ölçebildiğimiz kadarıyla düz olması için megaevren küresinin çapının gözlemlenebilir evrenden en az 18 kat büyük olması gerekiyor: 1656 milyar ışık yılı… Ancak küçük bir detay var:
EVRENİN KENARI VE HİPERKÜRE
Evren uzay-zamandan oluşur ve uzay-zaman da üç boyutlu uzay ve bir zaman boyutu ile dört boyutludur. Dolayısıyla megaevren küresi varsa evrenimiz 4B boyutlu bu hiperkürenin üç boyutlu yüzeyi, yani 3B daire olacaktır. Dört boyutlu küreyi hayal edemeyiz ama megaevren varsa büyük patlamayla oluşmuştur ve bizim evrenimiz de onun bir parçasıdır.
Neden küre yüzeyidir diye sorarsanız kürenin hacminin zamana (geçmişe) karşılık geldiğini ve yüzeyinin de şimdiki zaman olduğunu düşünün. Demek ki büyük patlama uzayda bir nokta değil, zamanda bir andır ve 4B megaevren küresinin merkezindeki tekillikte yer alır. Bugün gözlemlenebilir evrende 2 trilyon büyük galaksi ve cüce galaksiler ve benzeriyle birlikte belki 10 trilyon galaksi var.
