Bilim Basitleştirildi: Kozmoloji Nedir?

Kozmoloji Nedir?

Kozmoloji tüm evrenin kökeni, gelişimi, yapısı, tarihi ve geleceğinin incelenmesidir.

Modern bilimde kozmoloji iki kola ayrılmıştır. Gözlemsel kozmoloji evrenin gelişimi ve yapısına ilişkin doğrudan kanıtları incelemek için teleskoplar ve diğer ekipmanları kullanarak evreni inceler. Fiziksel kozmoloji evrenin yapılarını, gelişimini ve onları yaratan fiziği inceler. Kozmolojik modelleri oluşturmak ve araştırmak için teori ve deneylerin bir karışımını kullanır. Bu modellere bazen “kozmolojiler” adı verilir. Teorileri ve gözlemsel kozmoloji tarafından toplanan bilgileri birleştirirler. Kozmoloji, astrofizik de dahil olmak üzere birçok bilimsel disiplindeki ilerlemelerden yararlanmaktadır. plazma fizik, nükleer fizik, parçacık fiziği, görelilik ve kuantum mekaniği.

Günümüz kozmolojisinin kökenleri, 1500’lü yılların başında Nicolaus Copernicus’un Dünya’nın Güneş’in etrafında döndüğünü gözlemlemesiyle başlamıştır. Bir sonraki adım, 1600’lerin sonlarında Isaac Newton’un uzaydaki nesnelerin Dünya’daki nesnelerle aynı fizik yasalarına göre davrandığını keşfetmesiydi. Modern fiziksel kozmolojinin kapısı 20. yüzyılın başlarında açıldı.^bu yüzyılda Albert Einstein’ın bir uzay-zaman modeli sunan görelilik teorisi ile ortaya çıktı.

Kozmoloji, evrenin tarihinin yıldızlara, galaksilere ve bugün gözlemleyebildiğimiz diğer özelliklere nasıl yol açtığını araştırır. Katkıda bulunanlar: ESA/Hubble ve NASA

Bugün kozmologlar sıradan maddenin (her gün etkileşime girdiğimiz türden madde) evrenin sadece küçük bir parçası olduğuna inanıyorlar. Çoğu bilim adamı, karanlık enerjinin ve karanlık maddenin evrenin büyük bir yüzdesini oluşturduğu konusunda hemfikirdir. Bu teoriye göre karanlık enerji evrenin üçte ikisinden fazlasını oluşturuyor. Bu karanlık enerji, yerçekimini yenen ve evrenin kozmik ivme denilen şekilde genişlemesine izin veren güç olabilir. Bu modele göre evrenin diğer bir çeyreği karanlık maddeden oluşuyor. Bu, normal madde ve elektromanyetik radyasyonla o kadar zayıf etkileşime giren maddenin varsayılan bir şeklidir ki, şu ana kadar bilim adamlarının doğrudan tespit etmesi imkansızdır.

Modern fiziksel kozmoloji, astrofizik, nükleer fizik, parçacık fiziği ve diğer alanlara değinen birçok geniş alanı inceler. Onlar içerir:

• Büyük patlama. Bu, evrenin sonsuz sıcak ve sonsuz yoğun bir noktadan genişleyerek bugün yaşadığımız evreni oluşturma sürecidir.
• Evrenin büyük ölçekli yapısının oluşumu ve evrimi. Bu, evrendeki galaksilerin ve galaksi gruplarının desenlerinin oluşumunu ifade eder. Galaksilerin ve bu büyük ölçekli yapının kökenleri Büyük Patlama’dan saniyenin ilk kesirine kadar uzanmaktadır.
• Büyük patlama nükleosentez. Bu, evrenin ilk saniye ve dakikalarında hidrojen-1 izotopundan daha ağır çekirdeklerin oluşmasıdır.
• Kozmik mikrodalga arka planı. Bu, Büyük Patlama’dan yaklaşık 380.000 yıl sonra kalan, foton adı verilen parçacıklar formundaki ışıktır. Bu ışık, Büyük Patlama’nın hemen sonrasındaki koşulların bir sonucudur. Büyük Patlama’dan hemen sonraki evrenin yoğunluğunu ve tekdüzeliğini yansıtır, böylece bilim adamlarına evrenin Büyük Patlama’dan 380.000 yıl sonraki hali hakkında bir fikir verir.
• Karanlık madde. Mevcut teorinin, yerçekiminin evrendeki galaksiler ve galaksi kümeleri üzerinde nasıl etki ettiğini açıklamak için var olması gerektiğini söylediği konu budur. Bilim insanları karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyor ancak henüz keşfedilmemiş ve Parçacık Fiziğinin Standart Modelinin parçası olmayan bir tür atom altı parçacık olabilir.
• Yerçekimi dalgaları. Uzay-zamandaki bu dalgalanmalara süpernovalar, çarpışan kara delikler ve çarpışan nötron yıldızları gibi devasa, şiddetli ve yüksek enerjili olaylar neden oluyor.

Hızlı gerçekler

• Bilim insanları evrende 2 trilyon galaksinin bulunduğunu tahmin ediyor. Bu çok şaşırtıcı bir rakam. Ancak insan vücudundaki 37,2 trilyon hücreden çok daha az.
• Dünya’ya ulaşan en eski ışık 13,77 milyar yaşındadır.
• Evrenin toplam enerji bütçesinin yaklaşık yüzde 5’i düzenli maddeden, yüzde 27’si (yerçekimi yoluyla sıradan maddeyle etkileşime giren ancak ışıkla etkileşime girmeyen) karanlık maddeden ve yüzde 68’i karanlık enerjiden oluşur. Karanlık madde ve karanlık enerji hakkında daha fazla bilgi edinmek bilim açısından bu kadar önemli olmasının nedeni budur.
• Karanlık madde hakkında karanlıkta mı? Aşağıdaki videoyu şuradan izleyin: NASA.

Evrende göründüğünden daha fazlası var. Evrendeki maddenin yaklaşık yüzde 80’i teleskoplarla görülememektedir, ancak kütleçekimsel etkisi yıldızların galaksiler etrafındaki yörünge hızlarında ve galaksi kümelerinin hareketlerinde açıkça görülmektedir. Ancak onlarca yıldır süren çabalara rağmen kimse bu “karanlık maddenin” gerçekte ne olduğunu bilmiyor. Pek çok bilim insanı, etrafımızdaki sıradan maddenin atomlarını oluşturanlardan zorunlu olarak farklı yeni tür atom altı parçacıkların keşfiyle bu gizemin çözüleceğini düşünüyor. Bu parçacıkları tespit etme ve tanımlamaya yönelik araştırmalar hem dünya çapında hem de üzerinde yapılan deneylerde devam ediyor.

DOE Bilim Ofisi: Kozmoloji Araştırmalarına Katkılar

Enerji Bakanlığı (DOE) Bilim Ofisi, öncelikle Nükleer Fizik ve Yüksek Enerji Fiziği programları aracılığıyla kozmoloji araştırmalarını desteklemektedir. Yüksek Enerji Fiziği programı, onunla ilgili araştırmalara odaklanır. Parçacık fiziğinin beş bilimsel itici gücü

. Bu itici güçler arasında evreni oluşturan parçacıklar üzerinde yapılan çalışmalar ve karanlık madde ve karanlık enerji çalışmaları yer alıyor. Bu alt programlar, kozmolojiyle yakından ilişkili olan birkaçını içerir. Bu arada, Nükleer Fizik programı atom çekirdeği ve çekirdeği oluşturan atom altı parçacıklarla ilgili araştırmaları desteklemektedir. Bu çalışma bilim adamlarının evreni bir bütün olarak anlamalarına yardımcı oluyor.