Erken evrende kuantum dalgalanmalarının nasıl kozmik nesnelere dönüştüğünü anlamaya çalışıyoruz.
Büyük Patlama’dan 56,000 yıl sonra enerji ve madde yoğunluğu eşit olurken normal madde fotonlarla opak yapı içinde hapsolmuştu. Bu sırada ışıkla iletişime geçmeyen karanlık madde ise evrenin iskeletini oluşturma yolunda ilerliyordu.
Derken Büyük Patlama’dan 380,000 yıl sonra protonlar ve elektronlar birleşerek evrenin ilk elementinin atomunu, yani hidrojen atomunu oluşturacaklar ve serbest kalan fotonlar da uzayda günümüze kadar sürecek olan bir yolculuğa başlayacaklardı.
Fotonlar uzayda yol alırken evren berraklaşmış ancak aydınlanmamıştı. Bu evre "Karanlık Çağ" olarak adlandırıldı ancak evren çok karanlık değildi. Evrenin genişlemesiyle yol boyu kırmızıya kayan fotonlar uzayda kırmızı bir parlaklık yaratıyorlardı.
Yine de ilk yıldızlar ortaya çıkana kadar bu evre, karanlık çağ olarak bilinecekti.
İlk elementler evreni dolduruyor
Fotonlar evrende yol alırken evren hidrojen bulutları ile doldu.
Hidrojen atomu, evrenin kendi öz üretimi olarak bir proton ve bir elektrondan oluşan ilk ve en basit elementtir. Bu süreçte hidrojenin yanısıra daha az oranda helyum atomları da oluşmaya başlar.
Erken evrendeki normal maddenin %98'inden fazlasını hidrojen ve helyum atomları oluşturuyordu. Bunun yaklaşık %92’si hidrojen ve %8’i helyuma karşılık gelir. Eser miktarda lityum ve berilyum da mevcuttu.
Evren genişlemesini sürdürüp soğumaya devam ederken normal madde parçacıkları, daha önce karanlık madde tarafından inşa edilen kozmik ağ etrafında toplanmaya başlıyor. Karanlık madde ışığa tepki vermiyor ama normal madde ile kütlesel çekim etkisi içindedir. Böylece normal madde, karanlık madde tarafından tutulurken yer yer gaz kütleleri birikerek büyümeye başlıyor.
Bu süreçte oluşmaya başlayan kütle kümelerinin CMB, yani kozmik arka plan radyasyon sıcaklık dağılımı haritası üzerinde zayıf izler bırakmış olduğunu görüyoruz. Hatırlarsanız bu harita, evrenin bebeklik resmi olarak günümüz evreninin karakteristik hatlarına sahip olarak yorumlanmıştı.
İlk yıldızlar ve evren aydınlanıyor
Evren hala sıcaktır ama soğumaya devam eder ve soğudukça toz ve gaz bulutları bir araya toplanır, büyür ve bulutsu halini alırlar.
Bu hidrojen ve helyum bulutsusularında zamanla madde birikimi artarak madde parçacıkları sıkışır. Dolayısıyla sıcaklık ve basınç daha da artar ve gittikçe çok daha büyük boyutlara ulaşır.
Bunun sonrasında ısı ve basınç öylesine artar ki, sonunda sıkışan kütlenin merkezinde nükleer reaksiyonlar başlar.
Ve erken evren ilk yıldızlarıyla tanışır.
Büyük Patlama’nın üzerinden 100 milyon yıl geçmiştir. Bugün oluşması neredeyse imkansız olan, yıldızımız Güneş’inkinden çok daha fazla kütleye sahip dev ilkel yıldızlar uzayda parlamaya başlar. Bu ilk yıldızların ortaya çıkmasıyla evren aydınlanır ve Karanlık Çağ sona erer.
Büyük Patlama’dan 200-300 milyon yıl sonra evren artık bu yıldızlarla doludur.
Bunlar Güneş'in kütlesinin 100 ile 10.000 katı büyüklüğündedirler ve bir milyon kat daha parlaktırlar.
İlk yıldızlar niye çok büyük ve çok parlak?
Niye bugünkü yıldızlardan çok büyüktüler, sorusunun yanıtı oldukça basit. Çünkü bunlar evrenin en hafif elementlerinin ürünleriydi. İçinde ağır elementler yoktu. Büyük oranda H, onun onda biri kadar da He vardı. Hidrojen ve helyum’dan oluşan bir bulut çökerken, yani madde parçacıkları bir araya gelip sıkışırken, fazlasıyla ısınıyor ve bu ısı, bulutun daha fazla çökmesini engelleyerek dışarıya doğru genişlemesine neden oluyordu.
Erken dönem yıldızları bu nedenle çok büyüktüler ve ayrıca çok parlaktılar. Çok parlaktılar; çünkü çok fazla miktarda reaksiyon oluyordu ve hidrojen yakıtı çok hızlı tüketiliyordu.
Dolayısıyla bu mega dev yıldızlar, tüm hidrojen yakıtlarını neredeyse doğar doğmaz tükettiler ve ardından patlayarak genişleyen şok dalgaları yarattılar. Süpernova olarak adlandırılan bu patlamalar çevredeki gazları sıkıştırdı ve yeni yıldızların oluşmasını tetikledi.
Evrendeki bu ilk yıldızların ömrünün sadece birkaç milyon yıl sürdüğü tahmin ediliyor. Aşırı büyük kütleleri nedeniyle hidrojen yakıtlarını hızlandırılmış bir oranda tüketiyorlardı.
Bugün yıldızlar, galaksiler ve galaksi kümeleriyle dolu olarak gördüğümüz evrenin günümüzdeki dağılımını daha önce ilk bebeklik resminde de görmüştük ve orada yer yer kümelenen ilkel gaz bulutları günümüz evreninin nasıl şekilleneceğinin habercisiydiler.
Büyük Patlama’nın üzerinden yaklaşık birkaç yüz milyon yıl geçti. Artık kuantum dalgalanmalarının nasıl kozmik nesnelere dönüştüğünü öngörebiliyoruz.
Önce atomaltı parçacıklar oluştu, ardından evrenin ilk elementi olan hidrojen evreni doldurdu ve karanlık evrenin iskeletini oluştururken sıkışan madde parçacıkları evrenin ilk kozmik nesnesi yıldızları yarattılar.
Yıldızlar da diğerlerini yarattı.
Bu hikayenin açık ucunda ise, olan biteni anlamaya çalışan bir akıllı yaşam var!
Kaynakça:
Stars: Facts about stellar formation, history and classification
