Evren ne zaman uyandı?

Paul Sutter

İlk yıldızlar uyandığında, evrenimiz için büyük ama bilim insanları için zor bir an yaşandı. Bununla birlikte, yapılan yeni araştırmalarda, gökbilimcilerden oluşan bir ekip şimdiye dek görülen en eski galaksilerden bazılarını tespit etmeyi başardı. Bu galaksilerin çevrelerini aşırı ultraviyole radyasyon ‘seline’ maruz bıraktığına dair kanıtlar bulan bilim insanlarına göre, evren henüz 680 milyon yaşındayken bu nesneler zaten tamamen oluşmuştu.

Nötr gazın enerji kazandığı ve iyonlaştığı devasa kabarcıklar oluşturan bu radyasyon seli, astronomlara, evrenimizde yaşanan büyük bir dönüşüm çağının ilk kez doğrudan görüntüsünü sunuyor.

ŞAFAKTAN ÖNCE

Uzun zaman önce, evrende parıldayan tek bir yıldız bile yoktu. Kozmosumuzun ilk günlerinde her şey tam olarak tekdüzeydi: bir uçtan diğerine aynı ortalama yoğunluk söz konusuydu. Bu evren gerçekten de biraz sıkıcıydı.

Aynı zamanda iç karartıcı bir şekilde nötrdü ve evrenin ilk günlerinden çok farklıydı. Daha önceki dönemde, Büyük Patlama’dan sonraki ilk birkaç yüz bin yıl içinde bile, evrenimiz o denli sıcak ve yoğundu ki bir plazma halindeydi; durağan biçimde iç içe geçmiş atomlar arasındaki itişme, atomları kendisini oluşturan elektronlara ve çekirdeklerine ayırdı.

Bununla birlikte, tüm bu kaos, evren 380 bin yaşında kısmen olgunluğa ulaştığında sona erdi. İşte o zaman, elektronların nükleer aileleriyle birleşip ilk hidrojen ve helyum atomlarını oluşturmalarına imkân sağlayacak biçimde maddeler yeterince geniş bir alana yayıldı ve sıcaklıklar yeterince düştü. Bu olay neticesinde, günümüzde hâlâ varlığından haberdar olduğumuz ve sevdiğimiz ‘kozmik mikrodalga arka plan’ denilen muazzam miktardaki radyasyon evrene yayıldı.

Milyonlarca yıl boyunca, evren sessiz ve nötr haldeydi. Ancak evren genişledikçe ve soğudukça, küçük tohumlar oluşmaya başladı; bu gaz parçaları, şans ve tesadüf eseri çevrelerinden biraz daha yoğundu. Bu küçük gelişme, onlara çevrelerinden malzeme toplamalarına olanak sağlayan küçük bir kütle çekimi becerisi kazandırdı. Bu yapılar büyüdükleri için daha büyük bir yer çekimi etkisine sahip oluyorlar ve böylece daha fazla malzemeyi kendilerine çekiyorlardı.

Zaman geçtikçe ilk yıldızlar ve galaksiler sessiz, karanlık ve nötr evrende git gide daha fazla büyüdü.

KOZMİK ŞAFAĞIN UYANIŞI

İlk yıldızların tam olarak ne zaman oluştuğunu bilmiyoruz ama bunu yaptıklarında görkemli ve harika bir şekilde yaptıklarını biliyoruz. Çünkü evren artık nötr değil iyonize idi.

Gündelik hayatta etkileşime girdiğiniz maddelerin büyük kısmı tamamen atomlardan oluşur; çekirdeklerin hepsi de kimya dediğimiz harika, karmaşık bir dansta birbirlerinin etrafında uçuşarak birleşir ve usulüne uygun biçimde elektron kabuklarla çevrelenir.

Fakat bu durum eşsizdir. Evrendeki maddenin çok büyük bir kısmı plazma formundadır; tıpkı çok uzun zaman önce olduğu gibi, elektronlar ve çekirdekler hayatlarını ayrı ayrı yaşamakta serbesttir. Güneş mi? Plazmadır. Ya diğer yıldızlar? Plazmadan oluşur. Bulutsular mı? Plazmadır. Peki yıldızlar ve bulutsular arasında dağılmış haldeki tüm diğer şeyler? Onlar da plazmadır.

Evrenimiz 380 bin yaşındayken plazmadan nötr bir gaza dönüştü. Günümüzde, yani 13 milyar yıl sonra da yine çoğunlukla plazmadan oluşur. Bir şey olmuş olmalı; bir şey, evrendeki tüm atomları parçalamış olmalı. Ve evrenin görebildiğimiz en eski dönemlerindeki kozmik aşamada ortaya çıkan ilk yıldızların ve galaksilerin bazılarının plazma olarak göründüğünü düşünürsek, bu ‘yeniden iyonlaşmaya’ neden olan şey oldukça erken bir zamanda gerçekleşmiş olmalı.

Gökbilimciler, ilk nesil yıldızlar (ve süpernova patlamaları biçimindeki yıldız ölümleri) tarafından pompalanan aşırı ultraviyole radyasyonun, evrenimizi yeniden plazma haline döndürdüğünü düşünüyorlar. Fakat sinir bozucu bir şekilde, bunun tam olarak ne zaman gerçekleştiğini bilmiyoruz. En güçlü teleskoplarımız ve en derin araştırmalarımız dahi, henüz evrenin bu aşamasına kadar geriye bakma yeteneğine sahip değil.

Kozmik mikrodalga arka planını ve (o dönemki/ç.n.) evreni bugünkü kadar açık biçimde görebiliyoruz; buna karşın, ortada kalan kısımlar şimdilik kozmolojik bir gizem olarak duruyor. İlk yıldızların ne zaman ortaya çıktığını -gökbilimcilerin 'Kozmik Şafak' dediği olayı- ve ardından gelen ‘yeniden iyonlaşma döneminin’ ne zaman başladığını henüz bilmiyoruz.

PLAZMA KABARCIKLAR

Öte yandan mevcut durum değişmeye başlıyor. Git gide yaşlanan eski galaksileri bulmak için sürdürülen arayışta, çevrelerindeki gazın incelenmesiyle birlikte, evrenimizin büyüme ve evrimindeki bu önemli olgunluk aşamasını değerlendirmeye çalışıyoruz. Uluslararası bir araştırma ekibi, yakın dönemde son derece sönük, inanılmaz derecede küçük ve akıl almaz derecede uzak üç galaksi keşfetti.

Bu küçücük galaksiler evrenimiz henüz 680 milyon yaşındayken tamamen oluşmuş ve faaliyet halindeydi. Bu şaşırtıcı değil -daha önceleri de yaşlı galaksiler bulmuştuk- ama bu çalışmada araştırmacılar yeni bir bulguya ulaştılar: Bu üçlü yakınlarındaki ortamdan yayılan radyasyonu inceleyerek galaksilerin çevrelerine iyonize plazma kabarcıkları üflemeye başladıklarını keşfettiler.

Farklı biçimde söylersek, galaksilerden bir gencin alnındaki sivilceler gibi dışarı doğru püskürtülen radyasyon, etraflarındaki evreni dönüştürmeye başlamıştı. Bu, devam eden ‘yeniden iyonlaşma’ döneminin ilk açık işaretiydi. Gökbilimciler, evrenin bir milyarıncı doğum gününe geldiğinde yeniden iyonlaşmayı bitirdiğini açığa çıkarırken, kimse bunun bu kadar erken gerçekleşebileceğinden şüphelenmemişti.

Bu galaksiler, kozmik tarihimizin bu dönemini incelemek için özel olarak tasarlanan ve yakında göreve başlayacak olan James Webb Uzay Teleskopu için mükemmel hedefler oluşturuyor. Eğer sonuçlar tutarlılığını korursa ve daha fazla yeniden iyonlaşma örneği bulunursa, nihayet evrenimizin eski, şiddetli geçmişinde yaşanan bu dönüştürücü dönemi de anlayabiliriz.

Yazının aslı Live Science sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)