Önceki yazımda, Büyük Patlama’nın ardından evrenin ilk bir saniyesinde meydana gelen olayları incelemiştik. Bu süreçte evren olağanüstü bir genişleme yaşadı. Bir saniyenin sonlarına doğru genişleme hızı yavaşladı ve yerçekimi dalgaları evreni sararken süper kuvvetten ayrılan kuvvetler atomaltı parçacıkları oluşturmaya başladı. Hemen ardından Higgs alanının devreye girmesiyle bu parçacıklar kütle kazandı.
Bu dönemde evren, madde ve enerjiden oluşan bir parçacık çorbası gibiydi.
Kozmik çorba, kuarklar, elektronlar ve bunların karşı parçacıklarıyla homojen bir karışım içeriyordu. Ayrıca nötrinolar, fotonlar ve karanlık madde parçacıkları da bu çorbanın içinde yer alıyordu.
Karanlık madde parçacıkları, fotonlarla etkileşime girmeyen ve bu nedenle “karanlık” olarak adlandırılan, ışık yaymayan ve doğası henüz tam olarak anlaşılamayan bir tür kütleli parçacık olarak tanımlanıyor.
Madde-antimadde savaşı
Büyük Patlama’nın 0.0001 saniyesinde, yani bir saniye bile geçmeden, madde büyük bir çatışma ile karşı karşıya kalıyordu. Çünkü antimadde onun karşıtıdır. Bu evrede enerji maddeye dönüşürken aynı anda antimadde de oluşmuştu.
Madde ve antimadde bir araya geldiğinde çarpışarak birbirini yok ederler ve geride enerji bırakırlar. Dolayısıyla, madde ve antimadde arasındaki bu çarpışma evrende muazzam bir enerji yaratıyordu.
Savaşın galibi madde olur ve geride kalan madde evrenin temelini oluşturur. Antimadde ise ortadan kaybolur.
Günümüzde varlığını sürdürdüğümüz her şey, bu çatışmanın kalıntılarıdır. Günümüz evreni, kalan madde parçacıklarıyla şekillendirilmektedir.
Ancak, bu durum birçok soruyu da beraberinde getiriyor. Eşit oranda olması beklenen madde ve antimadde miktarında neden madde parçacıkları daha fazladır? Bu sorunun henüz tatmin edici bir yanıtı bulunmamaktadır.
100. saniye ve opak evren
İlk bir saniye geride kalırken evren büyümeye ve soğumaya devam etti. Evrenin genişliği yaklaşık 100 trilyon km (1019 cm) ve sıcaklık ise T=1010 K civarındaydı. Bu evre hala yoğun bir parçacık çorbası görünümündeydi.
Bu dönemde kuarklar üçlü gruplar halinde toplanarak proton ve nötronları oluşturdu; bu parçacıklar, günümüzde bildiğimiz atom çekirdeklerinin temel bileşenleridir.
Parçacıkların yoğunluğu ve sıcaklığı son derece yüksekti ve parçacıklar sürekli çarpışma halindeydiler. Bu yoğunluk nedeniyle elektronlar, protonlar, nötronlar ve o dönemde oluşmuş atom çekirdekleri içinde fotonlar hapsolmuş durumdaydı.
Bu durum, fotonların serbestçe hareket etmesini engellerken, yerçekimi etkisi altında madde yoğunlaşmalarına da izin vermiyordu.
Büyük Patlama’dan yaklaşık 100 saniye sonra, protonlar ve nötronlar birleşerek hidrojen ve helyum çekirdeklerini oluşturdular. Bu evre “nükleosentez” olarak adlandırılmaktadır.
Bu dönem boyunca evren opak kalmış ve yaklaşık 380 bin yıl boyunca bu durum devam edecektir.
Soğuk karanlık madde
Büyük Patlama’dan 56,000 yıl sonra, madde yoğunluğu radyasyon-enerji yoğunluğuna eşit hale gelir ve karanlık madde evrenin inşasına katkıda bulunmaya başlar. Karanlık madde parçacıkları, fotonlarla etkileşime girmedikleri için engellenmezler.
Karanlık madde iki türe ayrılır: soğuk ve sıcak. Soğuk karanlık madde parçacıkları, büyük oldukları için ışık hızından daha düşük hızlarda hareket ederler ve bu nedenle dağılımları yer yer yoğunluklar oluşturur.
Küçük kütleli ve elektrik yükü olmayan nötrinolar ise ışık hızına yakın hızlarda hareket ettikleri için sıcak karanlık madde olarak tanımlanırlar. Bu parçacıklar ışıkla etkileşime girmedikleri için daha az yoğunluk oluştururlar.
Kozmologlar, evrendeki karanlık maddenin büyük kısmının soğuk olduğunu belirtmektedirler.
Soğuk karanlık madde, evrenin yapısının iskeletini oluştururken, normal madde bu evrede fotonların baskısı altında kalmaktadır.
ΛCDM kozmolojik model
Bilim insanları, Büyük Patlama’dan itibaren evrenin geçirdiği evrimi açıklayan basit bir model geliştirmişlerdir. Bu modelde temel bileşenler karanlık enerji, soğuk karanlık madde ve normal maddeden oluşmaktadır. Lambda (Λ) genişlemeden sorumlu karanlık enerjiyi; CDM ise soğuk karanlık madde ve normal madde bileşenini temsil etmektedir.
Karanlık enerji, evrenin hızlanan genişlemesinden sorumlu olan gizemli bir güçtür. Soğuk karanlık madde evrenin iskeletini oluştururken, normal madde ise günümüz evreninin yalnızca %5’ini kapsamaktadır.
Model basit bir yapıya sahip olup, içinde bulunduğumuz evreni gözlemlere dayalı fizik yasaları ile açıklamaya çalışmaktadır. Ancak bu yasaların arka planındaki nedenleri hala tam olarak bilmiyoruz. Örneğin, bir cisim ışık hızından daha hızlı gidemiyor; bunun gözlemlere dayalı doğru olduğunu biliyoruz fakat nedenini henüz anlayabilmiş değiliz.
Evrenin yapısı da benzer bir durumdadır. Bugün hala bilmediğimiz pek çok şey var, ancak bu asla bilemeyeceğimiz anlamına gelmez.
Bir yüzyıl
