Uzay Neden Karanlıktır?

Bu sesli yayına Bilim Genç Spotify, Google Podcasts, Apple Podcasts ve YouTube kanalları üzerinden de ulaşabilirsiniz.

Ancak durum aslında çok daha karmaşıktır. Geceleri gökyüzünün neden karanlık olduğu yüzyıllarca bilim insanlarının kafasını meşgul etmiş bir soru ve cevaplanması ancak geçen yüzyılda yaşanan bilimsel gelişmelerden sonra mümkün oldu. Öncelikle Olbers paradoksu olarak adlandırılan bu durumun nereden kaynaklandığına bir göz atalım. Daha sonra da paradoksun nasıl çözüldüğünü görelim.

Gözlemler uzayın büyük ölçekteki yapısının izotropik olduğunu gösterir. Başka bir deyişle gökyüzünde hangi yöne bakarsanız bakın homojen bir dağılım görürsünüz. Eşit alanların içinde hemen hemen aynı sayıda gökada, yıldız vs. vardır. Öyle ki hangi yöne bakarsanız bakın, gözünüze o yöndeki bir yıldızdan ışık gelir. Daha uzak olan yıldızlardan gelen ışık miktarı tabii ki daha az olacaktır ancak daha uzak mesafelerdeki yıldızların sayısı daha çoktur. Dünya’yı uzayda bir nokta olarak düşünecek olursak, Dünya’ya eşit uzaklıkta olan noktalar bir kürenin yüzeyinde bulunacaktır. Kürenin yüzey alanı, yarıçapının karesiyle orantılı olduğu için -uzaydaki madde dağılımının homojenliğini de hesaba katarak- Dünya’ya olan mesafe iki katına çıktığı zaman o uzaklıktaki yıldızların sayısı dört katına çıkacaktır. Ancak yıldızlardan ulaşan ışığın miktarıysa aradaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Dolayısıyla Dünya’ya farklı uzaklıklardan ulaşan ışık miktarı aynı olmalıdır. Ancak geçmişte evrenin sonsuz olduğu düşünülüyordu ve bu bir paradoksa yol açıyordu: Herhangi bir uzaklıktaki yıldızlardan aynı miktarda ışık Dünya’ya ulaşıyorsa ve evren sonsuzsa gökyüzü geceleri de parlak olmalıydı.

Olbers paradoksu üzerinde yorum yapanlardan biri de ABD’li edebiyatçı Edgar Allan Poe’ydu. Poe, geceleri gökyüzünün karanlık olmasının nedeninin, evrenin sadece bir kısmının gözlemlenebilmesi olduğunu öne sürdü. Eğer ışık uzayda sonlu bir hızla yol alıyorsa ve evrenin yaşı da sonluysa -uzay sonsuz olsa bile- ancak belirli bir hacmin içindeki yıldızlardan gelen ışığın Dünya’ya ulaşması mümkündür. Poe’ya göre bu hacmin içindeki yıldızların yoğunluğu geceleri de gökyüzünün aydınlık olması için yeterli değildi. Bu düşünce doğrudur, ancak Olbers paradoksunun çözümü için tek başına yeterli değildir.

Büyük Patlama’nın varlığı yeni bir paradoks doğmasına yol açar. Büyük Patlama’dan kısa süre sonra tüm evren çok sıcaktı ve ışıkla doluydu. Öyle ki uzaydaki her nokta yıldızların yüzeyi kadar parlaktı. Bu durumda bugün uzayda herhangi bir yöne baktığımız zaman Büyük Patlama’dan arta kalan ışığı görmemiz gerekmez mi? Bu paradoksun çözümü ise evrenin genişlemekte olduğu gerçeğinde yatar. Esasen uzayda her yönde Büyük Patlama’dan arta kalan ışık vardır. Ancak evrenin genişlemesi sebebiyle, kozmik mikrodalga artalan ışıması olarak adlandırılan bu ışığın dalga boyu uzamıştır. İnsan gözü, ışık tayfının mikrodalga kısmında kalan artalan ışımasını algılayamaz.

Özetle geceleri gökyüzünün karanlık olmasının en önemli nedenleri, evrenin genişlemekte olması ve yaşının sonlu olmasıdır.