Oğuz Pancar

Gece gökyüzüne baktığımızda, sayısız yıldızın parıldadığını görsek de evrenin büyük ölçüde karanlık olduğunu fark ederiz. Bu ilginç durum, "Olbers Paradoksu" olarak bilinir ve ilk kez 19. yüzyılda Alman astronom Heinrich Wilhelm Olbers tarafından sorgulanmıştır.(1)

Evrende 10²² (on sekstilyon) ile 10²⁴ (bir septilyon) arasında yıldız olduğu tahmin ediliyor. Peki, eğer evren sonsuz büyüklükte ve sonsuz sayıda yıldızla doluysa, neden her yöne baktığımızda sayısız yıldız görmüyoruz? Neden gökyüzü gündüz gibi parlamıyor?

Bu paradoksun cevabı, modern kozmolojinin temel taşlarında yatıyor: evrenin genişlemesi, sonlu yaşı ve ışığın sınırlı hızı.

Sonsuz bir evren fikriyle başlayalım. Eğer evren gerçekten sonsuz olsaydı ve her yerde yıldızlar bulunsaydı, Olbers'in öngördüğü gibi gökyüzü gece de gündüz kadar parlak olurdu. Ancak modern astronomi bize bunun böyle olmadığını gösteriyor.

Büyük Patlama

Bunun iki temel nedeni var, ilki evrenin bir başlangıcının olması. Büyük Patlama kuramına göre evrenimiz yaklaşık 13.8 milyar yıl önce ortaya çıktı ve o zamandan beri genişlemeye devam ediyor. İkincisi gözlemlenebilir evrenin sınırlı olması, şık hızının sonlu olması ve evrenin genişlemesi nedeniyle, bizim görebildiğimiz yıldız sayısı da sınırlı kalır.

Gece gökyüzünün neden karanlık olduğunu anlamak için ışığın evrende nasıl yol aldığını düşünmek gerekir. Işık, saniyede yaklaşık 300.000 kilometre gibi bir hızla hareket etse de, evrenin olağanüstü büyüklüğü karşısında bu hız bile yetersiz kalır. Gökyüzüne her baktığımızda aslında bir zaman makinesinin içinden bakıyormuşuz gibi, yıldızların ve galaksilerin geçmişteki hallerini görürüz. Örneğin, bir milyon ışık yılı uzaktaki bir yıldızın ışığı bize ulaştığında, aslında o yıldızın bir milyon yıl önceki halini gözlemliyoruz. O yıldız belki çoktan sönmüş, patlamış ya da evrim geçirerek tamamen değişmiş olabilir, ancak bu değişimin kanıtları bize henüz ulaşmamıştır. Bu durum, evrenin dinamik doğasını ve ışığın sonlu hızının gözlemlerimizi nasıl şekillendirdiğini gösterir. Aynı zamanda, gökyüzündeki her bir ışık noktasının aslında zamanda donmuş bir an olduğunu, evrenin farklı dönemlerinden bize ulaşan birer zaman kapsülü niteliği taşıdığını hatırlatır. Bu nedenle gece gökyüzünün karanlık olması, sadece ışığın yokluğundan değil, aynı zamanda evrenin genişlemesi ve yaşıyla ilgili temel gerçekleri yansıtan derin bir olgudur.

Aralık 2021’de fırlatılan James Webb Uzay Teleskobu, kızılötesi gözlem yeteneğiyle, 13.5 milyar yıl öncesine, yani Büyük Patlama'dan yalnızca birkaç yüz milyon yıl sonrasına kadar bakabiliyor. Bu, evrenin ilk yıldızlarının ve galaksilerinin oluştuğu dönem demek.

Evrenin 13.8 milyar yıllık ömrü, gökyüzündeki karanlığın en temel nedenlerinden birini oluşturur. Bu sınırlı yaş, bizim için görünür olan evrenin de bir sınırı olduğu anlamına gelir. Gözlemlenebilir evren dediğimiz bu sınırın ötesinde kalan gök cisimlerinden gelen ışık, henüz bize ulaşacak kadar zaman geçmediği için sonsuz bir karanlıkla çevriliyiz.

Genişleyen Evren

Olbers Paradoksunu yaratan diğer bir etken evrenin genişlemesidir. 1929'da Edwin Hubble, galaksilerin bizden uzaklaştığını ve uzaklaştıkça daha hızlı hareket ettiklerini keşfetti. Bu olgu, kırmızıya kayma (redshift) olarak bilinir.

Uzay genişledikçe, galaksilerden bize gelen ışığın dalga boyları uzar ve spektrumun kırmızı ucuna doğru kayar. Kırmızıya kayma, yalnızca galaksilerin bizden uzaklaştığını değil, aynı zamanda ışığın enerjisinin azaldığını da gösterir. Işığın dalga boyu uzadıkça, fotonların enerjisi azalır. Bu, çok uzaktaki galaksilerden gelen ışığın, gözlerimizin algılayamayacağı kadar düşük enerjili ve kızılötesi veya daha düşük frekanslı dalgalara dönüşmesi demektir. Sonuç olarak, bu ışık bize ulaşsa bile, insan gözü tarafından görülemez ve dolayısıyla bu bölgeler bize karanlık görünür. Tıpkı bir arabanın korna sesinin sizden uzaklaştıkça daha alçak bir perdeden duyulması gibi, ışığın rengi de dalga boyu uzadıkça sönümlenir.

1998’de Saul Perlmutter'in liderliğindeki Süpernova Kozmoloji Projesi ve Brian P. Schmidt ile Adam G. Riess'in liderliğindeki Yüksek-z Süpernova Arama Ekibi, birbirlerinden bağımsız olarak yaptıkları Tip Ia süpernova gözlemleriyle şaşırtıcı bir sonuca ulaştılar. Buna göre evrenin genişleme hızı gittikçe artıyordu. Bu da, şu anda görünür evrende olmayan yıldızlardan yola çıkan ışık bize asla ulaşamayacak demektir; o ışık bize doğru ilerlemeye devam etse de evren ondan daha hızlı genişlediği için ışık bizden sürekli olarak uzaklaşacak.

Özetle, evrenin karanlık görünmesinin nedeni, Olbers'in varsayımlarının aksine, evrenin sonsuz büyüklükte, durağan ve sonsuz sayısı yıldızla dolu olmamasıdır. Tersine, evrenin belirli bir yaşı, sonlu bir gözlemlenebilir boyutu, sürekli genişleyen bir yapısı ve ışığın sonlu bir hızı vardır. Bu nedenle, neredeyse sayısız yıldıza rağmen, gece gökyüzü hala büyük ölçüde karanlık bir tuval olarak kalmaya devam eder, bize sürekli evrenin büyüklüğü ve gizemlerini hatırlatarak…

1- Bu paradoksu ilk gündeme getiren aslında 16. yüzyıl İngiliz gökbilimcisi Thomas Digges'tir. Digges, yıldızların rastgele dağılımına sahip sonsuz bir evren tanımında benzer sorunla karşılaşmıştır. Evrenin sonsuz olduğunu savunan ilk bilim adamlarından biri olan Digges, bunun gece gökyüzünü neden aydınlatmadığına dair bir açıklama getirmeye çalışsa da günümüzdeki bilgilere sahip olmadığı için başarılı olamamıştır. Ünlü gökbilimci Johannes Kepler de 17. yüzyılın başlarında bu konuda bir tartışma açmış, evrenin sonsuz sayıda yıldızla dolu olsaydı gece gökyüzünün parlak olması gerektiğinden hareketle, evrenin sonlu olması gerektiği sonucuna varmıştır.