Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işıması (CMB): Evrenin İlk Işığı

Özet

Kozmik mikrodalga arka plan ışıması diğer adıyla fon ışıması veya fon radyasyonu (Cosmic Microwave Background Radiation-CBM) büyük patlamadan kalan bir hediye olarak nitelendirilmektedir. Büyük patlamadan sonra evrenin oluşumu ile başlayan ışıma olarak düşünebiliriz.

Resim-1.  Evrenimizin yaklaşık 14 milyar yıllık tarihinin görsel özeti. (Image Credit: Funded BICEP2)

1964 yılında iki bilim insanı tarafından kazara keşfedilen bir olgudur. 2.725 Kelvin sıcaklığında, 160.2 GHz frekansında ve 1,9 mm dalga boyundadır.

Günümüzde birçok bilim insanı için büyük patlamanın kanıtı niteliğindedir. Televizyonlarımızda gördüğümüz karıncalanma olarak da adlandırılan parazitli ekran görüntüsünün de sebebidir.

CMB Nedir?

Daha önceden de dediğim gibi CBM aslında büyük patlamadan yaklaşık 370.000 yıl sonra oluşan bir ışımadır. Bu sürecin öncesinde evren kozmik şişme yaşamış ve mükemmel bir genişliğe (yaklaşık olarak kendi katının 10⁷⁸ büyüklüğe) sahip olmuştu.

Bu dönemden sonra sürekli olarak genişlemeye ve soğumaya devam etti. Evrenin içi bu süreçte aşırı derecede yoğun olduğu için fotonlar bir yere kaçamıyor, atomlar ve bir madde yapısı oluşamıyordu.

Soğuma devam ettikçe yaklaşık 3 dakika sonra ilk nükleer füzyonlar başlamış ve protonlar nötronlar ile ağır elementleri oluşturmaya başlamışlardı. Bu sayede fotonlar da daha rahat hareket eder hale gelmişti.

Bu olaylar yaşanırken 370.000 yıl geçmişti. Artık bu fotonlar evrenin her yerine rahatça hareket edebilir hale gelmişlerdi.

Bugün evrenin neresini incelemek istesek arka planda oluşan ışımalar uzayın ilk anlarından beri var olan bu bahsettiğimiz ışımalardır.

Resim-2. Dr. Arno Penzias (solda) ve Dr. Robert Wilson (sağda) Bell Labs. Holmdel Boynuz tip anten önünde. (Image Credit: Bell Labs)

CMB’nin Keşfi

Resim-3. COBE (1992), WMAP (2003) ve PLANCK (2013) uydu verisine göre CMB.

Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işıması: Evrenin Soğuyan Yankısı

Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işıması (CMB), Büyük Patlama’dan arta kalan ve tüm evreni dolduran bir ışımadır. Bu ışık, 2,725 Kelvin sıcaklığına sahip kara cisim ışımasına denk gelen 160,2 GHz frekansı ve 1,9 mm dalga boyu ile gözlemlenir.

CMB, evrenin ilk ışık kaynağıdır ve Büyük Patlama’dan sadece 380.000 yıl sonra oluşmuştur. Bu nedenle, evrenin ilk hallerine dair önemli bilgiler barındırır ve kozmolojide temel bir araştırma alanını oluşturur.

Büyük Patlama’nın Soğuyan İzleri

Büyük Patlama’dan sonra evren hızla soğudu ve genişledi. Bu soğuma ve genişleme, CMB’nin de soğumasına ve dalga boyunun uzamasına neden oldu. İlk oluştuğunda CMB, 3.000 Kelvin’in üzerinde bir sıcaklığa sahipti ve kızıl ötesi ve görünür ışık bölgelerinde yayılıyordu. Fakat zamanla soğuyarak günümüzdeki mikrodalga bölgesine yerleşti ve dalga boyu da 1,9 mm’ye kadar uzadı.

CMB Haritaları ve Sıcaklık Farklılıkları

CMB’nin detaylı haritaları, evrenin her yerinin aynı sıcaklıkta olmadığını gösterir. Bu sıcaklık farkları, Büyük Patlama’dan sonra oluşan yoğunluk dalgalanmalarından kaynaklanır. Haritalarda kırmızı renkler daha sıcak, mavi renkler ise daha soğuk bölgeleri temsil eder. Fakat bu sıcaklık farkları oldukça küçüktür. Örneğin, kırmızı ve mavi bölgeler arasındaki sıcaklık farkı sadece 0,00006 Kelvin’dir.

CMB ve Kara Cisim Işınımı

CMB’nin kara cisim ışımasıyla tam olarak örtüşmesi, evrenin ilk hallerinde termal dengede olduğunu gösterir. Bu da Büyük Patlama modelini destekleyen önemli bir kanıttır. CMB çalışmaları, evrenin yaşı, bileşimi ve genişleme hızı gibi konularda da önemli bilgiler sunmaktadır.

Sonuç

Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işıması, evrenin en önemli keşiflerinden biridir ve Büyük Patlama’nın doğruluğunu kanıtlayan en güçlü delillerden biridir. CMB çalışmaları sayesinde evrenin ilk halleri hakkında bilgi edinmek ve kozmolojik modelleri geliştirmek mümkün olmuştur. Bu ışık, evrenin gizemlerini çözme yolunda bize önemli ipuçları sunmaya devam etmektedir.