Evreni anlamak… Uzay Teleskopu ve CERN

Mehmet Tekelioğlu

Merak, insanoğlunun gelişmesini sağlayan en önemli saiktir.

İlk çağlardan beri insanlar evreni anlamak, evrenin oluşumundaki sırları keşfetmek cehdini hiç elden bırakmamış.

Bugün son günlerin aktüel konuları etrafında mikro ve makro evrendeki gelişmelere eğilmek istiyorum. Mikro evreni, maddenin esasını teşkil eden atomun yapısı üzerindeki çalışmalarla anlamaya gayret ediyor bilim insanları.

İsviçre’de kurulu CERN’de mikro evreni anlamak için yapılan çalışmalar var. Makro evreni anlamak için de göklerin derinliğine nüfuz etmeye çalışıyor insanlar. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWUT) bize makro evrenin oluşumu hakkında yeni ve önemli bilgiler sunuyor.

Çok fazla dikkat çekmedi ama şu sıralar Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi CERN, “parçacık hızlandırıcıda iki proton demetinin zıt yönlerde dönerek yüksek bir hızla çarpışmasıyla atom yapısına ilişkin üç yeni parçacık bulundu” diye haberlere konu oldu.  Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, İsviçre'de, 175 metre derinlik ve 27 kilometre uzunluktaki bir tünelde yer alıyor. Bu merkezin kuruluşu da hayli eski ve Türkiye de pay sahibi. Mikro âlemi keşfe çalışıyor. Atomun yapısı, atomu oluşturan elektron, proton ve nötron gibi elemanların davranışları buradaki temel inceleme konuları. Çarpıştırıcılarda proton demetlerinin ışık hızına yakın bir değere ulaşarak çarpıştıklarını not edelim.

Makro âlemi anlamak için insanoğlu yüzyıllardır uğraşıyor. James Webb Uzay Teleskopu, (bundan sonra JWUT şeklinde kısaltalım) 6.5 metre çapında bir aynaya sahip ve çok hassas... Dünyadan 1.5 milyon km uzakta bir yörüngeye yerleştirilmiş. Hubble Teleskopu dünya etrafında dönerken JWUT dünya ile birlikte güneş etrafında dönüyor. Yörüngesi fizikte üç cisim problemi olarak adlandırılan ve güneşin ve dünyanın kütle çekim kuvvetlerinin dengelendiği yörüngeyi tarif eden Lagrange 2, kısaca L2…

Teleskopun fırlatıldıktan sonra yörüngeye oturması 30 günü buldu. Katlanmış şekildeki aynalar yörüngeye oturduktan sonra açıldı ve çok hassas bir şekilde hizalandı. Teleskopun en riskli işlemi bu hizalama ve dengeleme işlemi idi. Burada ne kadar büyük bir teknolojinin kullanıldığını hayal etmek lazım. Aynaların bir yüzü güneşe bakıyor ve aşırı sıcak. Bunun için bir güneş kalkanı kullanılıyor. Aynaların soğutulması da çok önemli. Üstelik hassas çalışabilmesi için mutlak sıfıra yakın bir sıcaklığa getirilmesi gerekiyor. NASA’nın verdiği bilgiye göre güneşe bakmayan yüzeydeki ayna sıcaklığı -267 ⁰C. Bilindiği gibi mutlak sıfır -273.15 ⁰C (0⁰ K) olarak alınıyor. Teleskopun çalışır hale gelebilmesi ve ayarları altı ayda mümkün oldu.

Evreni anlama merakının geldiği son noktalardan biri NASA’nın bu uzay teleskobu. Bugünlerde bu teleskopun yolladığı fotoğraflar konuşuluyor. James Webb Uzay Teleskobunun yolladığı bu fotoğraflarla evrenin oluşumuna dair bilgilerde önemli gelişmeler bekleniyor.

Önce isterseniz ışık yılının bir zaman birimi değil bir mesafe birimi olduğunu not edelim. Bir ışık yılının, saniyede 300.000 km hızla seyreden ışığın bir yılda aldığı yol olduğunu hatırlayalım. Bunu sayılarla ifade etmenin güçlüğü ortada. Yine de bu sayıya 9,46×10¹² km, ya da yaklaşık 10 sayısının sağında 12 tane sıfır olan rakam diye bakabiliriz.

NASA’nın gönderdiği fotoğrafların linki burada. Bunlar arasında en çarpıcı olanı bu yazının başlığını da süslüyor. İşte o fotoğrafın merkezindeki parlak bölge, 4.6 milyar ışık yılı uzaktaki durumu gösteriyor. Niçin böyle? Çünkü büyük patlamadan sonra evrenin gittikçe genişlediğini biliyoruz. Bunu ilk söyleyen kimse Hubble teleskopuna adını veren Edwin Hubble. Einstein, Hubble’ın bu iddiasını önce kabul etmese de sonraları hatasını itiraf ediyor. Hubble, evrenin gittikçe genişlediğini ve bu genişlemenin hızının da gittikçe arttığını şu bilimsel esasa dayandırıyor: Bilinmesi gereken ilk husus ışığın bir dalga özelliğine de sahip oluşu. Bir ışık kaynağı bizden uzaklaştıkça dalga boyu da değişir. İşte bu özellikler kullanılarak Teleskopun algıladığı ışığın dalga boyu belirleniyor ve buna göre ne kadar uzaklıkta olduğu biliniyor. JWUT’nun gönderdiği fotoğraflar üzerinde derinlemesine bilgi isteyenler için link şurada.

Bir noktayı daha belirtelim. Teleskopun gönderdiği fotoğraflar aslında siyah beyaz. Bunları NASA kendi oluşturduğu bir standarda göre renklendiriyor. Bu standart Hubble-palet olarak biliniyor.

Hubble'ın 1929'da ortaya koyduğu çalışmalar, gözlemlenen tüm galaksilerin bizden uzaklaştığını göstermektedir. Galaksilerden gelen ışığın dalga boyunun artması ışık spektrumunda kırmızıya kayma olarak ortaya çıkar. Bu kırmızıya kayma, daha uzaktaki galaksiler için daha belirgin olarak gözükmektedir. Dolayısıyla, Dünya'dan çok uzaktaki bir galaksi daha hızlı uzaklaşmaktadır.

Teknik ayrıntılara girmek istemem ama fotoğraftaki nesnelerin ne kadar uzakta olduğunu nasıl biliyoruz sorusunu da açıkta bırakmak istemem.

Bir şey daha, NASA’nın gönderdiği fotoğrafın ön planında 4.6 milyar ışık yılı uzaktaki bir galaksi kümesi yer alıyor demiştik. Daha önce Hubble teleskopu da bu görüntüyü yollamıştı ve bunun için iki haftalık bir pozlamaya ihtiyaç duymuştu. JWUT ise bunu 12.5 saatte ve çok daha yüksek çözünürlükte elde etti. Fotoğrafla meşgul olanlar bilir, objektif ne kadar açık kalırsa fotoğraf o kadar hassas olur.  

Bu fotoğrafın arka planında 13.1 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan galaksiler var. Yani bu ışıklar 13.1 milyar yıl önce yola çıktılar. Biz o zamanki halini görüyoruz. Şimdi belki de o galaksiler yok artık. Eğer 13.8 milyar ışık yılı uzaklığındaki bir bölgenin fotoğrafını alabilirsek, bu, 13.8 milyar yıl önceki hali yani evrenin başlangıcını görüyoruz demek olacak. Fakat NASA’nın verdiği bilgilere göre şimdilik biraz bulanık da olsa ancak 13.1 milyar yıl önceki hali görebiliyoruz. Yani 700 milyon yıllık bir gecikme söz konusu.

Bu fotoğraf ise uzaklıklara göre düzenlenmiş spektrumu da gösteriyor. Yıllar itibariyle kırmızıya kaymayı da burada görmek mümkün.

Bizim gördüğümüz bölge evrende ancak bir kum tanesi kadar yer kaplıyor. Ancak bu kum tanesinin içinde 200 milyardan fazla yıldız ve her bir yıldızın onlarca gezegeni olduğu tahmin ediliyor. Bu fotoğrafları bilim insanları inceleyecek ve 13.8 milyar yıl yaşındaki evren hakkında yeni bilgiler elde edecek.

Öte gezegenlerin atmosferine ilişkin incelemeler de Teleskopun özelliklerinden. Hayat var mı, atmosferin terkibi nedir, su var mı? Allah sadece dünyaya mı hayat bahşetti, yoksa başka canlılar âlemi de var mı? İşte NASA’nın gönderdiği fotoğraflardan birinde bizden 1150 ışık yılı uzaklıktaki WASP-96 b öte gezegeninin atmosferindeki suya dair bulguları görüyoruz. Grafikteki mavi eğri elde edilen dataya uydurulmuş en iyi eğriyi gösteriyor..

Güneş 150 milyon km uzaklıkla bize en yakın yıldızdır. Bu demektir ki güneş ışınlarının bize ulaşması yaklaşık 8,3 dakika sürer. Bu, Güneş’in her zaman yaklaşık 8,3 dakika önceki halini görüyoruz demek oluyor.

Güneş’ten sonra bize en yakın yıldız yaklaşık 4,3 ışık yılı uzaklıktadır. Yani bugün biz bu yıldıza baktığımızda aslında 4,3 yıl önceki halini görüyoruz. Diğer gördüğümüz bütün yıldızlar ise çok daha uzaktadırlar hatta bazıları binlerce ışık yılı ötededirler.

Evrenin 13.8 milyar yaşında olduğu kabul edilir. Başlangıçtaki büyük patlama veya büyük genişleme sonrası pek çok oluşum meydana geldiği söylenir. Mesela galaksiler... Galaksi, birbirlerine kütle çekim kuvvetleri uygulayan pek çok yıldız, gaz, toz bulutu ve belki de henüz bilinmeyen başka cisimler topluluğudur. İçinde bulunduğumuz, güneş, dünya, ay ve çıplak gözle gördüğümüz ve göremediğimiz yıldızlar Samanyolu galaksisini oluşturur. Büyük patlama sonucu ortaya sayısız galaksi çıktığı bilinmektedir.

Bir tarafta makro âlemi tanımlarken kullandığımız çok büyük sayılar diğer tarafta mikro âlemi tanımlarken kullandığımız çok küçük sayılar var. Güneş sistemi ile atomun yapısı arasında benzerlikler kurulduğunu biliyoruz. Atomun yapısında elektronlar Güneşin etrafında dönen gezegenlere benzetiliyor. Atomun merkezinde ise proton ve nötron dediğimiz yapılar var.

CERN’deki araştırmalar bunların derinliğine nüfuz etmeye çalışıyor. Sadece güneşin çapı 1milyon 400 bin km. Oysa basit bir atomun çapı, elektron bulutu da dâhil olmak üzere yaklaşık {\displaystyle 10^{-8}}10^-8 cm civarındadır, isterseniz bu sayıyı 1’in solunda altı sıfır var diyerek okuyabilirsiniz. Atom çekirdeğinin çapı ise {\displaystyle 10^{-8}}10^-13 cm civarındadır. Atomlar, boyutlarının görünür ışığın dalga boyundan çok küçük olması sebebiyle optik mikroskoplarla görüntülenemezler. Atomların pozisyonlarını belirleyebilmek için elektron mikroskobu, x ışını mikroskobu, nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi gibi araç ve yöntemler kullanılır. Kuantum mekaniği bu alanda pek çok yeni kavramın ortaya çıkmasını sağlamış, onun verdiği imkanlarla maddenin yapısını anlama yolunda çok büyük gelişmeler kaydedilmiştir. {\displaystyle 10^{-13}}

Zamanı, mekânı, maddeyi, anti maddeyi, mesafeyi, varlık ve yokluğu anlamak insanoğlunun en büyük cehdi. Bunları anlamak yaratıcıyı da anlamak demek…

Bu yazı yeterince uzun oldu. Söylenecek daha çok şey var. İzninizle birkaç paragraf daha…

Bilimin bugünkü seviyeye gelmesi kolay olmadı. İslam medeniyetinin parlak dönemlerinde gökyüzü araştırmaları bir hayli ilerdeydi. Bunların Batı âlemine ne kadar yol gösterici olduğunu rahmetli Prof. Fuat Sezgin Hoca’dan dinlemiştim vaktiyle. Hoca bu işe ömrünü vakfetti ve ciltler dolusu eser verdi. Bunların Türkçeye henüz tam olarak çevrilmemiş olması ayrı bir hüzün kaynağı. O, Frankfurt’taki müze-evini de gezdirmişti bana. Daha sonra İstanbul’da Gülhane Parkı içerisindeki İslam Bilim ve Teknoloji Tarihi Müzesi’ni de gördüm. Müzede İslam bilginlerinin astronomi çalışmalarını da izlemek mümkün.

Batı âleminde Brahe, Kopernik, Galileo, Kepler ve Newton astronomi çalışmalarının öncülerinden. Güneş merkezli evren fikrini kabul ettirmeleri kolay olmadı. Engizisyonla yüz yüze geldiler.

Tam o devirde Osmanlılarda da astronomi çalışmalarına olan merakıyla maruf Takiyüddin Efendi bir rasathane kurar. Ancak burada anlatması çok uzun sürecek olan sebeplerle bu rasathane maalesef topa tutularak yıkılır. Sanki Kuran pek çok yerde güneşi, ayı, yıldızları bakıp ibret alınacaklar, üzerinde düşünülecekler cümlesi içinde zikretmemiş gibi. “Göklerde ve yerde olup bitenlere dikkatle bakın!” (10/101) diyor Allah ilahi buyrukta, ama herhalde dünyadan boş gözlerle bakın demek istemiyor. Uzay aracı da teleskop da başka unsurlar da evreni anlamanın yolu olsa gerek…

Yeni bir medeniyet yaratma iddiasındakiler önce her alanda --yönetimde, hukukta, bilimde, düşünce hayatında, sanatta, özgürlük anlayışında, benzeri pek çok alanda-- iyi örnekler ortaya koymadan hamasi sözlerle, geçmişe anlamadan yaptıkları övgülerle bir yere varamayacaklarını kavramalılar.

Necip Fazıl, “Çamlıca’da yerdedir, göklerin derinliği” diyor. Onun şiirini bağlamından koparmak istemem ama şimdi Çamlıca’da göklerin derinliğini gözlemek kaygısı olmayan bir garip kule var…