Engin okyanustaki insanlar, bilimin gücüyle evrenin yaş geometrisini keşfediyor
Astrofizikçiler bize evrenin 13,8 milyar yaşında olduğunu söylüyorlar, ama nasıl biliyorlar? Bu popüler bilim makalesi, eski yıldızlardan ve Big Bang'den kalan artık radyasyondan evrenin yaşının nasıl belirleneceğini açıklayacak.
Evrenimiz 13,8 milyar yaşında ve bu zaman ölçeği, yaşamlarımızı etkileyen binlerce yılla ilişkili zaman aralığından çok daha uzundur. Peki gökbilimciler bu kadar uzun zaman önce nasıl keşfettiler?
Antik yıldızlar
Anlaşılması kolay olan evren, bulabildiğimiz en eski yıldızdan en azından daha yaşlı olmalıdır. Bu nedenle, evrenin yaşını test etmenin en doğrudan yolu, eski yıldızları "yakalamak" tır.
Aynı takımyıldız ve yıldız kümesindeki yıldızların hepsi aynı anda doğarlar.Yıldız kümesinin yaşı, yıldız kümesinin dallanma noktası aranarak en doğru şekilde izlenebilir. Bir yıldızın yaşamının en uzun aşaması, hidrojenin sürekli yanmasıdır. Bu aşamada yıldızlar (ana dizi aşamasında) sıcaklık ve parlaklık arasındaki ilişkiyi izler. Başka bir deyişle, yıldızın sıcaklığı ne kadar yüksekse, o kadar parlak olur.
Yıldızın hidrojeni yandığında, sıcaklık düşmeye başlar ve ana dizi aşaması sona erer, bir süperdev yıldız, beyaz bir cüce yıldız ve hatta bir kara delik haline gelir. Yıldızların evrimi hakkındaki bilgilerimize dayanarak, gökbilimciler belirli yıldız türlerinin ana sekans sırasında ne kadar süre hidrojen yakmaya devam edeceğini tahmin edebilirler. Nispeten düşük kütleli bir yıldız olan güneşimiz 5 milyar yıl boyunca hidrojeni yakmaya devam ediyor ve 4 ila 5 milyar yıl daha yanmaya devam edecek. Daha büyük kütleli yıldızların yakacak daha fazla yakıtı olmasına rağmen, daha fazla yakıt tükettikleri için daha kısa bir süre ana dizide kalırlar.
Küme yaşlandıkça, en büyük kütleli yıldızlar önce ana diziyi terk eder, ardından daha az kütleli yıldızlar gelir. Bu nedenle, nispeten genç yıldız kümelerini gözlemlemek, her tür yıldızın tam bir ana dizi döneminden geçtiğini gösterebilir. Daha eski yıldız kümeleri tamamlanmamış bir ana dizi safhası sunacaklar çünkü büyük kütleli yıldızların çoğu hidrojen yakıtlarını tüketmiş ve ana dizi aşamasından "uzaklaşmıştır".
Hâlâ ana sekansta olan (yani, hala hidrojen yakan) büyük kütleli yıldızlar, küme çağının üst sınırıdır. Gözlemlenen en eski yıldız kümeleri 11 ila 13 milyar yıl öncesine dayanıyor.
Beyaz cüce
Önceki bölümde, ölmekte olan yıldızların yaşamlarının son aşamalarını ve güneşimiz gibi düşük kütleli yıldızların beyaz cücelere nasıl evrimleştiğini tartışmıştık. Beyaz cüceler, dünyanın büyüklüğüne sıkıştırılmış güneş kütlesine eşdeğer çok yoğun nesnelerdir. Küçük bir çay kaşığı beyaz cüce malzeme 15 ton ağırlığındadır!
Beyaz cüceler artık nükleer füzyon yakan elementler aracılığıyla ışın üretip yaymadıkları için, sönmek üzere olan bir alev gibi yavaş yavaş soğurlar. Bu nedenle, beyaz cücenin sıcaklığı bize beyaz cücenin soğuması için geçen süreyi söyleyebilir ve ayrıca bir dizi üst ve alt yaş sınırı verir. Hubble Uzay Teleskobu tarafından yapılan gözlemlere göre, en yaşlı beyaz cüceler yaklaşık 12-13 milyar yaşındadır.
Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası (WMAP) kozmik mikrodalga arka planın (CMB) görüntülenmesi
Eski yıldızlar aracılığıyla evrenin tarihine geri dönmek önemli bir doğrulama yöntemi olsa da, yaşı belirlemenin en doğrudan yolu, kozmik mikrodalga arka plan ışını veya kısaca CMB olan Büyük Patlama'dan gelen artık radyasyondan gelir.
Kısacası, evrenimiz zamanla genişliyor ve galaksinin dışındaki komşularımızla aramızdaki boşluk gittikçe büyüyor. Zamanı geri alıyoruz ve evrenin genişlemesini tersine çeviriyoruz.CMB tarafından ilgili bilgilerin şifresini çözerek, evrenin genişlemesinin ne kadar sürdüğünü belirleyebiliyoruz.
Kozmik mikrodalga arka plan döşemesi (CMB), Big Bang sırasında üretilen radyasyondur. Bir saniyeden daha kısa bir süre içinde, tekillik yüksek yoğunluk, yüksek sıcaklık ve yüksek basınçla birleşmeye başladı ve sonra bugün gözlemlediklerimizi oluşturmak için genişleyip soğudu. Evrenin. Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu (CMB) uzun yolculuk sırasında önemli ölçüde soğur, ancak yine de Büyük Patlama hakkında bilgi içerir. Bu nedenle, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu (CMB) bize ayrıca evrenin başlangıcına dair bir resim sunarak, evrenin başlangıcında olanların bir anlık görüntüsünü alıyor.
Evrenin yaşı, birlikte evrenin genişleme sürecini tanımlayan üç kozmolojik parametre ile yakından ilişkilidir.
Evrenin genişleme hızı Hubble sabitidir.
Evrendeki normal madde ve karanlık maddenin yoğunluğu (yani, ne kadar genişleyeceği).
Kozmolojik sabit, genişlemenin hızlanmasıyla ilgili bir parametredir.
Astronotlar ve fizikçiler, WMAP (Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası) ve Planck uyduları gibi uzay sondaları tarafından sunulan doğru haritalara dayanarak, astronotlar ve fizikçiler bu parametreleri ölçebilir. Bu analizler sayesinde, evrenin bileşimi hakkındaki anlayışımız da dahil olmak üzere, evrenin tahmini yaşının Lambda'nın soğuk karanlık madde teorisi çerçevesinde olduğu belirlenebilir.
Evrenin yaşını keşfetmenin bu yöntemi 13,8 milyar yıla, yukarı ve aşağı 37 milyon yıla işaret ediyor. Bu belirsiz hatalar, 13,8 milyar yılın tamamı için nispeten önemsizdir ve üç kozmolojik parametrenin ölçümündeki belirsiz faktörlerden kaynaklanmaktadır.
Gözlemcinin bakış açısından, güneş sistemimiz sadece 4,5 milyar yaşında. Potasyum ve uranyum gibi izotoplar ve güneş sistemi aynı anda yaratıldı ve güneş sisteminin yaşına dair ipuçları sağladı. Bu izotoplar radyoaktif bozunmaya uğramıştır ve bu nedenle oluşumlarından bu yana geçen zamanın çok doğru bir ölçümünü sağlar.
Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu (CMB) tarafından belirlenen yaş, en yaşlı yıldız kümeleri ve beyaz cüceler için hesaplanan minimum yaşla tutarlıdır.Bu gerçek bize gökbilimcilere doğru yörüngede olduğumuzu söyler. Ancak, evrenin yaşını Büyük Patlama'dan bu yana geçen zaman olarak tanımladığımızı lütfen unutmayın. Gözlemsel kanıtlarımız, Büyük Patlama'dan önce neler olmuş olabileceğini bize söyleyemez - bir teorik astrofizikçi ve hatta gözlemsel bir gökbilimci olmayan bir filozof bu soruyu daha iyi yanıtlayabilir.
Referans
1. WJ Ansiklopedisi
2. Astronomik terimler
3. Chuxi-hızlı ve kirli ipuçları-Sabrina Stierwalt
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden baskı için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
