Gözlemlenebilir evren

Evrenin tamamını göremeyiz. Işık sonlu bir hızla yol alır ve evrenin bir başlangıcı vardır; bu yüzden yalnızca ışığının bize ulaşmaya vakit bulduğu bölgeyi gözlemleyebiliriz. Bu bölgeye gözlemlenebilir evren denir. Merkezinde gözlemci bulunan bir küredir; yani Dünya'dan bakan biri için merkez Dünya'dır, uzak bir galaksideki bir gözlemci için o galaksi. Bu, Dünya'nın evrenin merkezinde olduğu anlamına gelmez; her gözlemcinin kendi "ufku" vardır. Evrenin genel tanımı için "Evren" sayfasına bakabilirsiniz.

Ne kadar büyük?

Gözlemlenebilir evrenin eşhareketli (genişlemeyle birlikte taşınan) yarıçapı yaklaşık 14,26 gigaparsek, yani yaklaşık 46,5 milyar ışık yılıdır; çapı yaklaşık 93 milyar ışık yılı eder. Hacmi yaklaşık 3,57 × 10⁸⁰ metreküptür.

Peki evren 13,8 milyar yaşındaysa, nasıl 46,5 milyar ışık yılı uzaktaki bir noktayı görebiliyoruz? Cevap uzayın genişlemesindedir. En eski ışık yaklaşık 13,8 milyar yıldır yolda; ama bu süre boyunca uzay da genişlemeye devam etti. Işığı yayan madde bugün, genişlemeyle birlikte taşınarak, bizden yaklaşık 46,5 milyar ışık yılı uzağa gitmiştir. Yani "13,8 milyar ışık yılı" ışığın yol süresini, "46,5 milyar ışık yılı" ise kaynağın bugünkü uzaklığını anlatır; ikisi farklı şeylerdir.

Ufuklar: neyi görebiliriz, neye ulaşabiliriz?

Kozmolojide birden fazla "ufuk" kavramı vardır ve sıkça karıştırılır:

• Parçacık ufku: Evrenin başından bu yana ışığın bize ulaşabildiği en uzak mesafe. Gözlemlenebilir evrenin sınırı budur.
• Kozmik olay ufku: Bugün yaklaşık 16 milyar ışık yılı uzaklıktadır. Bundan daha yakında şu anda olan bir olayın ışığı bize bir gün ulaşabilir; daha uzakta olanınki, hızlanan genişleme yüzünden hiçbir zaman ulaşamaz.
• Gelecekteki görünürlük sınırı: Yaklaşık 62 milyar ışık yılı (eşhareketli olarak yaklaşık 19 gigaparsek). Bu değer, bugünkü 46 milyar ışık yıllık sınırla 16 milyar ışık yıllık ulaşılabilir sınırın toplamıdır. Uzak gelecekte bile gözlemlenebilecek galaksilerin sayısı, bugün gözlemlenebilenlerin yalnızca yaklaşık 2,36 katı olacaktır.

İçinde ne var?

Gözlemlenebilir evrendeki sıradan maddenin kütlesi yaklaşık 1,5 × 10⁵³ kg olarak hesaplanır. Bu madde yaklaşık 10⁸⁰ hidrojen atomuna karşılık gelir; bu sayıya Eddington sayısı da denir. Yıldız sayısının 10²⁴'e kadar çıkabileceği tahmin ediliyor.

Galaksi sayısı konusunda tahminler farklıdır. Kaynaklarda gözlemlenebilir evrende 2 trilyona kadar galaksi olabileceği belirtilirken, başka tahminler bu sayıyı yüz milyarlar düzeyinde tutar. Fark, çok sönük ve küçük galaksilerin ne kadar yaygın olduğuna dair farklı varsayımlardan kaynaklanır.

En uzağa bakmak

Uzaktaki bir galaksiye bakmak, aynı zamanda geçmişe bakmak demektir. Uzaklık genellikle kırmızıya kayma (z) ile ifade edilir: Evren genişledikçe ışığın dalga boyu uzar ve tayf kırmızıya doğru kayar. Kırmızıya kayma ne kadar büyükse, ışık o kadar erken yola çıkmıştır.

• Kozmik mikrodalga arka plan, yaklaşık z = 1100'den, evren yaklaşık 380.000 yaşındayken yola çıkan ışıktır. Daha öncesini ışıkla göremeyiz, çünkü evren o zamana kadar ışığa saydam değildi.
• Gama ışını patlaması GRB 090423, z = 8,2 kırmızıya kayma ile yaklaşık 30 milyar ışık yılı (yaklaşık 9,2 gigaparsek) uygun uzaklıktadır.
• Bilinen en uzak galaksi, MoM-z14 adlı ve z = 14,44 kırmızıya kaymalı galaksidir.

Gözlemlenebilir evren, evrenin tamamı mı?

Hayır. Gözlemlenebilir evren, gözlemcinin konumuna ve evrenin yaşına bağlı bir sınırdır; evrenin bittiği yer değildir. Evrenin tamamının boyutu bilinmiyor. Ölçümler evrenin yaklaşık %0,4 hata payıyla düz olduğunu gösteriyor; bu, evrenin çok büyük ya da sonsuz olabileceğiyle uyumludur, ama kesin bir cevap vermez. Ufkun ötesinde ne olduğunu doğrudan gözlemle bilmemiz ilkesel olarak mümkün değildir.

Büyük ölçekte görünüm

Gözlemlenebilir evrenin içindeki madde, galaksi kümeleri ve süper kümelerden oluşan, iplikler ve duvarlarla örülü, aralarında dev boşluklar bulunan bir ağ oluşturur. Yaklaşık 30–200 megaparseklik ölçeklerin ötesinde yeni bir yapı düzeyi görülmez; buna "büyüklüğün sonu" (End of Greatness) denir. Ayrıntısı "Evrenin büyük ölçekli yapısı" sayfasında.

Evrenin en eski fotoğrafı

Gözlemlenebilir evrenin "duvarı", kozmik mikrodalga arka plan ışınımıdır. Evren yaklaşık 380.000 yaşındayken elektronlar ve protonlar birleşip nötr atomları oluşturunca ışık serbestçe yol almaya başladı; o ışık bugün yaklaşık 2,725 K sıcaklığında, mikrodalga bölgesinde bir ışınım olarak her yönden gelir. Varlığı 1948'de Ralph Alpher ve Robert Herman tarafından öngörüldü, 1964'te Arno Penzias ve Robert Wilson tarafından Bell Laboratuvarları'nda saptandı. NASA'nın COBE (1989–1996) ve WMAP (2001'de fırlatıldı) uyduları ile ESA'nın Planck uydusu (2009–2013) bu ışınımı giderek daha ayrıntılı haritaladı. Işınım gökyüzünde yaklaşık 25.000'de bir düzeyinde küçük farklılıklar gösterir; bu farklar bugünkü galaksi kümelerinin tohumlarıdır.

Derin alan görüntüleri: gözlemlenebilir evrene pencere

Gözlemlenebilir evrenin ne kadar kalabalık olduğunu en iyi derin alan görüntüleri gösterir. Hubble Ultra Derin Alan, Fornaks takımyıldızındaki küçük bir gökyüzü parçasına 2003 ve 2004'te uzun süre bakılarak oluşturuldu. 2012'de yayımlanan eXtreme Deep Field (XDF), bu alanın merkezine 10 yıl boyunca çekilmiş Hubble fotoğraflarının birleştirilmesiyle elde edildi; kapladığı alan dolunayın açısal çapının küçük bir kesridir, ama içinde binlerce galaksi görülür. James Webb Uzay Teleskobu'nun 2022'deki ilk derin alan görüntüsü ise SMACS 0723 galaksi kümesinin kütle çekimsel mercek etkisinden yararlanarak arkasındaki çok uzak galaksileri büyüttü. Bu görüntüler, gökyüzünün "boş" görünen her köşesinde sayısız galaksi bulunduğunu gösterir.

Kısaca

• Gözlemlenebilir evren, ışığının bize ulaşmaya vakit bulduğu, merkezinde gözlemcinin bulunduğu küredir.
• Yarıçapı yaklaşık 46,5, çapı yaklaşık 93 milyar ışık yılıdır; fark, uzayın genişlemesinden kaynaklanır.
• İçinde yaklaşık 10⁸⁰ hidrojen atomu ve 10²⁴'e kadar yıldız bulunduğu tahmin ediliyor.
• Galaksi sayısı tahminleri yüz milyarlar ile 2 trilyon arasında değişiyor.
• Evrenin tamamının boyutu bilinmiyor; gözlemlenebilir evren yalnızca görebildiğimiz kısımdır.

Kaynaklar: Wikipedia — Observable universe, Wikipedia — Universe, Wikipedia — Cosmic microwave background