fizik

ana

Merak edilenler

ilkel yoğunluk dalgalanmaları

Yazar fizik

Salı, 07 Ekim 2008

Bugünkü evrenin büyük ölçekli yapısının tamamı,ilkel yoğunluk dalgalanmalarının evrimi sonucu ortaya çıkmıştır.Bu dalgalanmalar,evrenin çok eski dönemlerinde homojenlikten minik sapmalar olarak ortaya çıkmış ve kütleçekimsel kararsızlıkların etkisiyle günümüzde galaksi ve galaksi kümelerine dönüşecek ölçüde büyümüşlerdir.Büyük ölçekte,kaynaklanma anlarına kadar izlenebilen bu dalgalanmaların galaksi dağılımlarına etkileri hala sezilebilir.Daha büyük ölçeklerde,kozmik mikrodalga fonu homojenlikten ilk sapmalara tanıklık etmektedir.

Son saçılmadan bu yana artık madde tarafından etkilenmeden,serbestçe hareket eden fon ışınımı kozmik genişleme sonucunda soğuyarak,günümüzde kozmik mikrodalga ışınımı biçiminde varlığını sürdürüyor.Bu ışınım,termalizasyon döneminin sonuna kadar,ilk 10 000 yıl evrene hükmeden ateş topunun soluk bir kalıntısıdır.Mikrodalga fonundaki sıcaklık dalgalanmalarının şiddeti,büyük patlamadan şöyle bir 10 000 yıl sonra,dalgalanmaların ciddi olarak başladığı dönemde evrendeki yoğunluk dalgalanmalarının şiddetinin bir ölçüsüdür.Aslında bu dalgalanmaların,büyük patlamadan 300 000 yıl sonra,son saçılma döneminde ortaya çıktığını bulabilmeyi umuyoruz.

Kozmoloji uzmanları bu dalgalanmaları bulmayı kozmik mikrodalga fonunun keşfinden beri bekliyorlardı ama ancak 1992 yılının ilkbaharında uzun zamandan beri aranan yön bağımlılığının bulunduğu duyuruldu.Kozmik mikrodalga fonunda genliği 1 derecenin otuz milyonda biri kadar olan dalgalanmalar COBE Uydusu tarafından saptandı.Açısal dalgalanma ölçeği öylesine büyüktü ki (gökyüzünde 10 dereceden 90 dereceye kadar) ,Friedmann ve Lemaitre tarafından geliştirilen standart kozmolojideki hiçbir şey bunları yaratmış olamazdı.

COBE�de bulunan ve dalgalanmaları saptayan araç,George Smoot tarafından tasarımı yapılan Diferansiyel Mikrodalga Radyometresi (DMR) idi.DMR�ın önemi şuradan kaynaklanıyordu:1975 yılında dipol yön bağımlılığını ölçmekte kullandığı aynı modası geçmiş teknoloji ile Smoot,kozmolojide yeni bir çığır açmayı başarmıştı.Teorisyenler kozmik mikrodalga fonunda büyük ölçekli yapılanmayı temsil eden yüz binde bir düzeyindeki bozuklukların ölçülebileceğini öngörmekteydiler.Ölçülen dipol yön bağımlılığının yüz katı olan ve bir uydu deneyinde bulunması gereken bu duyarlık artışını sağlamak için Smoot DMR deneyini yenileyip geliştirerek COBE Uydusu için yeniden diriltti.Orijinal olarak uzay mekiği için hazırlanan deney,Challenger faciasından sonra bir delta roketine sığabilecek şekilde yeniden tasarımlandı.NASA�nın kozmolojiye yönelik ilk uydusu olan COBE,1989�dan 1993 yılına,NASA bütçe kısıtlamaları nedeniyle uydudan vazgeçinceye kadar dört yıl süreyle veri topladı.

DMR ışınım genliğini hem kozmik mikrodalga fonunun tepe noktası yakınlarında (1 cm,6 mm ve 3 mm) hem de galaksiden kaynaklanan radyo gürültüsünün en az olduğu,zekice seçilmiş üç noktada ölçüyordu.Böylece evrenden ve galaksiden gelen ışınımlar farklı tayf yapıları nedeniyle birbirinden ayrılabiliyordu.DMR�nin her birinde üç frekans için ikişer dedektör bulunan ve gökyüzünde birbirinden 60 derece farklı bölgeleri izleyen iki anteni vardı.Aracın çeşitli veri çıktıları karşılaştırılarak gürültü milyonda bir düzeyine indirgenmişti.

DMR tüm gökyüzünü her altı ayda bir taradı.Bir tam yılın verileri incelendiğinde,deneyciler mikrodalga fonundaki yön bağımlılığının hiçbir kuşkuya yer vermeyecek bir biçimde saptadılar.Sıcaklık değişimleri beklenen kara cisim tayfına sahip olduğundan,bilimadamları bu değişimlerin gerçekten mikrodalga fonunda olduğuna emin oldular.Gökyüzünde açısal ölçekte 10-90 derece arasında ölçülen dalgalanmaların karakteristik genliği 30 ( +5) mikrokelvin civarındaydı.Bu ortalama genlik üzerinde çeşitli boyutlarda sıcak ve soğuk noktalar bulunuyordu.İlk yılın DMR verileri oldukça gürültülüydü.Kozmik sinyalin gürültüye oranı yaklaşık bire eşit olduğundan değişimlerin önemi yalnızca istatistikseldi.Bir kez galaksiden kaynaklanan gürültü çıkartıldığında,genliği 17 ( + 5)mikrokelvin olan evrensel bir dört kutup (quadrupole,tepeden minimuma 90 derece) kalıyordu.Bu genlik,tam da teorisyenlerin öngördüğü gibi milyonda 6 ( +2) düzeyindeydi.Bu dalgalanma düzeyi ise yerküremizin kozmik mikrodalga fonu içindeki hareketinden kaynaklanan dipol yön bağımlılığından yüz kat daha küçüktü.7-90 derece arasında kalan kozmik dalgalanmalar,büyük ölçekli yapılanmanın en basit oluşum modellerinin öngörüleri ile uyum içindeydi.

Yapı oluşum teorisi ve gözlenen evren arasındaki bağ sonunda çözülmüştü.