Evrende En Fazla Bulunan Element Olan Hidrojen İlk Nasıl Oluştu?
hemen söyleyeyim, aşağıda anlatacaklarım simülasyon, gözlem ve hesaplamaların ortak bir sonucu. evrenin ilk anı hakkında kesin bir bilgimiz yok ama hemen sonrasında ilişkin birtakım yaklaşım ve tahminlerimiz var.
evrende ilk hidrojen atomu ortaya çıkana kadar çalkantılı bir dönem yaşandığını söyleyebiliriz. büyük patlama'nın hemen peşinden evrene baktığımızda gördüğümüz ilk şeylerden biri kuarklar. kuarklar, elektrondan bile daha küçük olan, proton ve nötron gibi hadronları oluşturan atom altı parçacıklar. bunlar günümüzde serbest olarak dolaşamıyor. çok güçlü şekilde birbirilerine bağlı kalıyor ve başka parçacıkların ortaya çıkmasını sağlıyorlar. buna rağmen evrenin ilk anlarındaki yüksek sıcaklık ve yüksek enerjili ortam, kuarkların serbest dolaşımına imkân tanıyordu ve ortalıkta dolaşanlar, bu serbest kuarklardı.
elbette evren, büyük patlama anındaki kadar sıcak kalmadı ve her saniye gittikçe soğudu, enerjisi de düştü. bu sırada kuarklar da birbirleriyle bir araya gelmeye başladılar. 3'er kuarkın bir araya gelmesiyle protonlar ve nötronlar oluşmaya başladı. normalde kuarklar bunlar dışındaki hadronları da oluşturabilir ama en kararlı olan hadronlar bu ikisidir. bu nedenle günümüzde hâlâ varlar ve evrende hidrojenin en fazla görülen element olmasının nedeni de bunlar.
hadronlar oluşurken, parçacık - anti parçacık çiftleri de oluşmaya başladı. protonun anti parçacığı anti proton, nötronun anti parçacığı ise anti nötrondur. fizikte bir parçacık ile onun anti parçacığının bir araya gelmesi, birbirilerini yok etmeleri ve ortama enerji salmalarıyla sonuçlanır. yalnız burada sayı bakımından parçacıklar lehine bir ağırlık olduğundan, yani anti parçacık sayısı daha az olduğundan, normal parçacıkların büyük bir kısmı, anti parçacığıyla birleşip yok olmadan yaşamına devam edebildi ve evren de bugün bildiğimiz şekliyle günümüze dek ulaşabildi. bu simetri kırılmasının neden gerçekleştiğiyle ilgili çalışmalar sürüyor. çiftlerin bir kısmı yok olurken, geriye kalan normal parçacıklar (yani proton ve nötronlar) birbirleriyle etkileşime girmeye başladı.
proton ve nötronların etkileşime girmeleri, bazı tepkimeler sayesinde elektron ve anti parçacığı olan pozitronların da oluşumuna imkân verdi ancak bunlar da birbirinin çifti olduğundan, bir kısmı birleşerek yok oldu.
bu sırada evren soğumaya devam ediyordu. nükleer füzyonun mümkün olduğu aşamaya gelindiğinde proton ve nötronlar ilk füzyon tepkimelerini gerçekleştirmeye başladı. döteryum ilk kez bu aşamada ortaya çıktı ki bu, hidrojenin bir izotopudur.
ortamda döteryum arttıkça bu kez döteryum - nötron etkileşimleri de başladı. bunun sonucunda da hidrojenin bir diğer izotopu olan trityum doğdu. tüm bunlar olduğunda tahminen evren henüz 200 saniye gibi bir yaştaydı. artık füzyon mümkün olduğu ve ortamda hidrojen de oluştuğu için, helyum, lityum gibi daha ağır sayılan elementler de yavaş yavaş oluşmaya başladı. ilk oluşan element olması nedeniyle hidrojenin oranı oldukça fazlaydı. hemen arkasından da helyum geliyordu ki bu nedenle de galaksilerdeki cisimlerin, özellikle yıldızların çok büyük kısmı (%70'ten fazla) hidrojenden ve (%25 civarında) helyumdan oluşuyor.
burada akla şu soru gelebilir: evrendeki hidrojen bitebilir mi?
yıldızlar enerji elde etmek için öncelikli olarak hidrojeni kullanıyorlar. çekirdeğindeki hidrojeni bitiren yıldız eğer küçük kütleliyse hemen, büyük kütleliyse birkaç füzyon ürünü daha ürettikten sonra ölüyor. bu yıldızlardan geriye kalanlar uzaya dağılıyor ve yeni yıldızları oluşturuyor. bir yıldızın %70-75'i hidrojen olsa da yıldızın tükettiği hidrojen bunun tamamı değil. yeni oluşan yıldızların yine %70'ten fazlası hidrojenden oluşuyor.
evrende hidrojen üreten farklı mekanizmalar da var ama tabii ki büyük patlama sonrası erken dönemde üretilen kadar bol hidrojeni üretebilen bir şey yok. yıldız oluşum hızı da o aşamaya göre oldukça düşmüş durumda.
sonuç olarak, her ne kadar üretim az, tüketim ona kıyasla fazla da olsa çok yakın dönem için konuşursak evrendeki hidrojenin tamamen tükenmesi gibi bir ihtimal görünmüyor.
Büyük Patlamadan (Big Bang) Önce Ne Vardı?
