Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işıması

Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işıması

Kozmik mikrodalga arka plan ışıması, 1964 yılında keşfedilen ve bütün evreni dolduran bir elektromanyetik dalga biçimidir. 2,725 Kelvin sıcaklığındaki siyah bir nesnenin ısıl ışınımına tekabül eden 160,2 GHz. frekansına ve 1,9 mm. dalga boyundadır. Bu keşif NASA’nın uzay aracı COBE ile yapılmıştır.

Kozmik arka plan dalga ışımasında geçmeden önce, bu kuramı daha iyi anlayabilmek için ve anlatabilmek için bazı başlıklar sunacağım Bunlardan biri, keşfin somutlaştırılmasına olanak tanıyan uzay aracı COBE, diğeri de bu kuram ile fazlasıyla ilgili olan Doopler Etksi.

COBE(Cosmic Background Explorer): COBE, kozmik mikrodalga arka plan ışımasının gözlemlenmesi amacıyla uzaya gönderilen araçtır. COBE’nin tasarlanması sürecinde yerden gözlem yapan astronomların büyük etkisi olmuştur. Bu astronomlar, NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki bilim insanlarıyla iş birliği içerisinde çalışarak COBE’yi tasarlamıştır. COBE, tüm bu süreçlerin sonunda 18 Kasım 1989’da yörüngesine konuşlanmıştır. COBE, içerisinde toplamda 3 araç bulunmaktadır. Bu üç araçtan ikisi gökyüzünü uzun kızılötesi dalga boylarında gözlemlenmiştir. Araçlar, uzaydan gelecek olan zayıf sinyallerin uzay aracının sahip olduğu sıcaklığından etkilenmeyecek şekilde tasarlanmıştı. Ki bu da sinyallerin helyum sıvısı ile soğutulması şeklinde gerçekleştirilmiştir. Sıvı helyumun miktarı araçların ömrünü belirleyici bir faktördür. Araçlarda bulunan sıvı helyum bittiğinde görevleri tamamlanmış demektir.

Bu iki araçtan bir tanesi ışımanın ortalama sıcaklığını müthiş hassasiyetle ölçerek 2,735 Kelvin olduğunu hesaplamıştır. Diğer araç ise uzun dalga boylarında uzayın haritasını çıkardı.

Üçüncü araç ise artalan radyasyondaki mevcut sapmalar aramak için tasarlanmıştır. Bu araç, gözlemine ve hesaplamalarına halen devam edebilmektedir. Çünkü sıvı helyum ile soğutulma ihtiyacı bulunmamaktadır. Bu araçla gökyüzü şu an da 2 kez taranmış, üçüncü taranma halen devam etmektedir.

Doopler Etkisi: Doopler Etkisi, Christian Andreas Doopler tarafından 1842 yılında tanımlanmıştır. Bu kurama göre, dalga özelliği gösteren bir varlığın sahip olduğu frekans ve dalga boyunun hareketli yani yaklaşmakta veya uzaklaşmakta olan bir gözlemci tarafından farklı zaman veya farklı konumlarda farklı algılanması durumudur.

COBE ve Doopler Etkisi’ni tam anlamıyla anlattığımıza göre asıl konumuz olan Kozmik Arka Plan Işıması’nın keşif sürecine geçebiliriz.

1948 tarihinde bilim insanları George Gamow, Ralph Alpher ve Robert Hermen tarafından varlığı teorik anlamda öne sürülmüş bir kara isim yaydığı ışıma ile dalga boyunun eşit olması gerektiği hesaplanmıştır.

Tarih 1964 olduğunda ise radyo astronom olan Amerikalı, Arno Allan Penzias ve Robert Woodrow Wilson teorik olarak varlığını öne sürülen bu dalga boyunu keşfetmişler ve 1978 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldüler. Bu keşif fazlasıyla önem taşımaktadır. Çünkü birçok fizikçi tarafından Büyük Patlama’nın kanıtı olarak görülmüştür.

Bahsettiğimiz keşif aracı olan COBE, 18 Kasım 1989 tarihinde uzaya gönderildi. COBE’nin Dünya’ya gönderdiği resim pek denet olmamakla birlikte önem teşkil etmektedir. COBE’den sonra 1993 tarihinde görevini tamamlayan COBE sondası yerine WMAP sondası NASA tarafından yeni görevi için uzaya gönderildi. WMAP, COBE’ye göre daha ayrıntılı bir harita çıkarmıştır. Günümüzde halen WMAP’in dünyaya gönderdiği harita kullanılmaktadır.

Kozmik arka plan ışımasını kuramsal olarak izah edecek olursak, doopler etkisine göre daha uzakta bulunan gökadaların daha kırmızı dalga boyuna kaydığı gözlemlenmiştir. Yaklaşan siren sesinin tiz, uzaklaşan siren sesinin da daha kalın perdeden gelmesi gibi uzaklaşan ışığın dalga boyu kırmızıya kayar. Yakınımızdaki gökadalara göre uzaktaki gökadalar bizden daha büyük hızlarla uzaklaştığı gözlemlenip kanıtlanmıştır. Mantık olarak büyük patlama ile genişleyen gökadalar birbirlerinden homojen hızlarla genişlemekteydi. İşte burada en uzaktaki gökadaların yakındakilere göre daha hızlı uzaklaşması homojen genişlemeyide doğrular. Bu durum bir soruyu gündeme getirmiştir. Uzaktaki gökadaların dalga boyu neydi?  Einstein’ın özel görelilik kuramına göre ışık hızını aşmak mümkün değildir. Buna bağlı olarak en uzaktaki gökadadan gelen bir ışık hem en hızlı uzaklaşır hem de en uzak geçmişten gelmektedir. En uzak geçmişte evrenin oluştuğu zaman olduğuna göre bu ışık evrenin oluştuğu zamanlardan gelen ışıktır.

Deneysel gözlemler sırasında böyle bir ışımaya rastlanılmış ve bu ışımanın doğal olmayan herhangi bir kaynaktan gelen bir parazit olduğu düşünülmüştü. Daha sonraları ışımanın uzaydan ve her doğrultuda geldiği gözlemlenmiş ve bunun sonucunda rastgele gözlemlenen bu ışımanın en uzak geçmişten geldiği kararına varılmıştır. O zaman bu noktada şunu dememiz yanlış olmaz ki kozmik arka plan ışıması en uzak geçmişten gelen en uzun dalga boylu ışımadır.

Evren Big Bang ile ilk oluştuğunda ışıma serbestçe yayılabileceği bir ortam bulduğundan dolayı ki bu alan ilk madde öncesi yapıtaşlarından gözlemlenebilmekte idi.

Günümüzde evrenin oluşumu ile ortaya atılan görüşlerin çoğu bu kanıt ile çürütülmüştür. Çünkü kozmik arka plan ışımasının somut haliyle gözlemi Big bang teorisin en dayanıklı kanıtlarındandır.

Yazan: Sultan KIŞ

KAYNAKÇA