Evrenin döngüsel modeli: maddenin dejenerasyonu sonsuz bir şekilde gerçekleşir

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:19

2000'lerin başında, Princeton Üniversitesi'nden iki fizikçi, Big Bang'in benzersiz bir olay olmadığını, ancak uzay-zamanın evren doğmadan çok önce var olduğunu söyleyen kozmolojik bir model önerdi.

Döngüsel modelde evren, kendi kendini idame ettiren sonsuz bir döngüden geçer. 1930'larda Albert Einstein, evrenin sonsuz bir büyük patlama ve büyük sıkıştırma döngüsü yaşayabileceği fikrini ortaya attı. Evrenimizin genişlemesi, önceki evrenin çöküşünün sonucu olabilir. Bu model çerçevesinde Evrenin selefinin ölümünden yeniden doğduğunu söyleyebiliriz. Eğer öyleyse, Büyük Patlama benzersiz bir şey değildi, sonsuz sayıdaki diğer patlamalardan sadece bir tanesi. Döngüsel teori mutlaka Big Bang teorisinin yerini almaz; bunun yerine başka soruları yanıtlamaya çalışır: örneğin, Big Bang'den önce ne oldu ve Big Bang neden hızlı bir genişleme dönemine yol açtı?

Evrenin yeni döngüsel modellerinden biri 2001 yılında Paul Steinhardt ve Neil Turok tarafından önerildi. Steinhardt bu modeli The Cyclic Model of the Univers adlı makalesinde anlatmıştı. Sicim teorisinde, bir zar veya "zar", bir dizi boyutta var olan bir nesnedir. Steinhardt ve Turok'a göre gördüğümüz üç uzamsal boyut bu zarlara karşılık gelir. Ek, gizli bir boyutla ayrılmış iki 3B zar paralel olarak var olabilir. Bu zarlar - metal plakalar olarak düşünülebilirler - bu ekstra boyut boyunca hareket edebilir ve birbirleriyle çarpışarak Büyük Patlama'yı ve dolayısıyla (bizimki gibi) evrenleri yaratabilirler. Çarpıştıklarında, olaylar standart Big Bang modeline göre gelişir: sıcak madde ve radyasyon oluşur, hızlı şişme meydana gelir ve ardından her şey soğur - ve galaksiler, yıldızlar ve gezegenler gibi yapılar oluşur. Bununla birlikte, Steinhardt ve Turok, bu zarlar arasında her zaman inter-brane olarak adlandırdıkları bir etkileşim olduğunu öne sürerler: onları bir araya getirerek tekrar çarpışmalarına ve bir sonraki Big Bang'i üretmelerine neden olur.

Steinhardt ve Turok'un modeli yine de Big Bang modelinin bazı varsayımlarına meydan okuyor. Örneğin onlara göre Big Bang uzay ve zamanın başlangıcı değil, daha çok evrimin daha önceki bir aşamasından geçiştir. Big Bang modelinden bahsedecek olursak, bu olayın uzay ve zamanın hemen başlangıcını işaret ettiği söylenir. Ek olarak, bu çarpışan zarlar döngüsünde, Evrenin büyük ölçekli yapısı sıkıştırma aşaması tarafından belirlenmelidir: yani bu, çarpışmadan önce gerçekleşir ve bir sonraki Büyük Patlama meydana gelir. Big Bang teorisine göre, evrenin büyük ölçekli yapısı, patlamadan kısa bir süre sonra meydana gelen hızlı bir genişleme (enflasyon) dönemi tarafından belirlenir. Üstelik Big Bang modeli evrenin ne kadar süre var olacağını öngörmez ve Steinhardt modelinde her bir döngünün süresi yaklaşık bir trilyon yıldır.

Evrenin döngüsel modelinin iyi yanı, Big Bang modelinin aksine, kozmolojik sabit denilen şeyi açıklayabilmesidir. Bu sabitin büyüklüğü, Evrenin hızlanan genişlemesiyle doğrudan ilişkilidir: uzayın neden bu kadar hızlı genişlediğini açıklar. Gözlemlere göre, kozmolojik sabitin değeri çok küçüktür. Yakın zamana kadar, değerinin standart Big Bang teorisi tarafından tahmin edilenden 120 büyüklük mertebesi daha az olduğuna inanılıyordu. Gözlem ve teori arasındaki bu fark, uzun zamandır modern kozmolojideki en büyük sorunlardan biri olmuştur. Bununla birlikte, çok uzun zaman önce, Evrenin genişlemesi hakkında, önceden düşünülenden daha hızlı genişlediğine göre yeni veriler elde edildi. Halihazırda elde edilen verilerin yeni gözlemlerini ve onaylanmasını (veya reddedilmesini) beklemek kalır.

1979 Nobel ödüllü Steven Weinberg, sözde antropik ilkeyi kullanarak bir modeli gözlemlemek ve tahmin etmek arasındaki farkı açıklamaya çalışıyor. Ona göre, kozmolojik sabitin değeri rastgeledir ve Evrenin farklı yerlerinde farklılık gösterir. Bu sabitin küçük bir değerini gözlemlediğimiz böylesine ender bir bölgede yaşadığımıza şaşırmamalıyız, çünkü ancak bu değerle yıldızlar, gezegenler ve yaşam gelişebilir. Ancak bazı fizikçiler, gözlemlenebilir Evrendeki diğer bölgelerde bu değerin farklı olduğuna dair kanıt bulunmadığından bu açıklamadan memnun değiller.

Benzer bir model, 1980'lerde Amerikalı fizikçi Larry Abbott tarafından geliştirildi. Ancak onun modelinde, kozmolojik sabitin düşük değerlere düşmesi o kadar uzundu ki, böyle bir süre boyunca Evrendeki tüm maddeler uzayda dağılacak ve aslında onu boş bırakacaktı. Steinhardt ve Turok'un döngüsel Evren modeline göre, kozmolojik sabitin değerinin bu kadar küçük olmasının nedeni, başlangıçta çok büyük olması, ancak zamanla, her yeni döngüde azalmasıdır. Başka bir deyişle, her büyük patlamada, Evrendeki madde ve radyasyon miktarı "sıfırlanır", ancak kozmolojik sabit değildir. Birçok döngü boyunca değeri düştü ve bugün tam olarak bu değeri gözlemliyoruz (5, 98 x 10-10 J / m3).

Bir röportajda Neil Turok, kendisinin ve Steinhardt'ın döngüsel evren modelinden şöyle bahsetti:

"Süper sicim teorisi ve M-teorisinin (kuantum yerçekimiyle ilgili en iyi birleştirilmiş teorilerimiz) evrenin Büyük Patlama'dan geçmesine izin verdiği bir mekanizma önerdik. Ancak varsayımımızın tamamen tutarlı olup olmadığını anlamak için daha fazla teorik çalışmaya ihtiyaç var."

Bilim adamları, teknolojinin gelişmesiyle birlikte bu teoriyi başkalarıyla birlikte test etme fırsatı olacağını umuyorlar. Dolayısıyla, standart kozmolojik modele (ΛCDM) göre, evreni yerçekimi dalgalarıyla dolduran Big Bang'den kısa bir süre sonra enflasyon olarak bilinen bir dönem geldi. 2015 yılında, şekli iki kara deliğin birleşmesi için Genel Görelilik tahminiyle çakışan bir yerçekimi dalgası sinyali kaydedildi (GW150914). 2017 yılında fizikçiler Kip Thorne, Rainer Weiss ve Barry Barish bu keşif için Nobel Ödülü'ne layık görüldü. Ayrıca daha sonra, iki nötron yıldızının birleşmesinden kaynaklanan yerçekimi dalgaları kaydedildi (GW170817). Ancak, kozmik şişmeden kaynaklanan yerçekimi dalgaları henüz kaydedilmedi. Ayrıca, Steinhardt ve Turok, eğer modelleri doğruysa, o zaman bu tür kütleçekim dalgalarının "tespit edilemeyecek kadar" küçük olacağını belirtiyorlar.