Double-click this headline to edit the text.

Double-click this headline to edit the text.

Einstein Halkası: Evrendeki Doğal Teleskoplar

Okunma Sayısı:160

İçindekiler



Einstein Halkası: Evrendeki Doğal Teleskoplar

7 dakikada okuyabilirsiniz.
7 dakikada okuyabilirsiniz...

Hubble Uzay Teleskobu, bugüne kadar gözlemlenmiş en büyük Einstein halkasının fotoğrafını çekmeyi başardı.1

einstein halkası
Credits: Saurabh Jha (Rutgers, The State University of New Jersey)

Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekilen bu fotoğrafta bugüne kadar görüntülenmiş en büyük Einstein halkalarından birini görüyoruz. Fotoğrafta aslında birbirinden çok farklı uzaklıklarda olan ayrı gök cisimleri bulunuyor. Görüntüsü halka biçiminde bozulmuş olan obje, bizden 9 milyar ışık yılı uzaklıktaki bir galaksiyken, halkanın ortasındaki parlaklık ise bize daha yakın, yaklaşık 4 milyar ışık yılı uzaklıktaki bir galaksi kümesini gösteriyor. Peki arkadaki bu galaksi nasıl oluyor da böylesine parçalanmış, bozulmuş ve yakındaki galaksi kümesiyle iç içe geçmiş bir halka gibi görünebiliyor?

Genel Görelilik Kuramı ve Evrenin Dokusu

Einstein’ın 1915 yılında ortaya koyduğu genel görelilik kuramı, uzayın dokusunun esnek bir yapıda olduğunu söylüyor. Yani buna göre, evrendeki her cisim kütleleri oranında uzayın dokusunu büküyor; cisimlerin kütlesi arttıkça da bükülmenin oranı artıyor. Kütle nedeniyle bükülmeye maruz kalan şey uzayın dokusunun ta kendisi olduğundan, ışığı oluşturan fotonlar gibi kütlesiz parçacıklar bile bu bükülmelerden etkilenir.2

uzay zaman
Einsteine göre kütleçekimi, uzay-zamanın geometrisiyle doğrudan ilişkilidir. (Credit: ESA–C.Carreau)

Bu nedenle yıldızlar, süpernovalar, galaksi kümeleri hatta kara delikler bile bizim gözlem noktamıza göre arka arkaya hizalanmışlarsa öndeki gök cisminin yarattığı bükülme nedeniyle oldukça ilginç görünümlere kavuşabiliyorlar. Bu yapıların oluşumunun arkasında yatan bilimsel kuram, Einstein’ın ortaya attığı genel görelilik kuramı olduğu için Einstein Halkası olarak biliniyor. Ancak daha da önemlisi ortaya çıkan bu etki, aslında doğada kendiliğinden oluşan devasa bir teleskop görevi görür. Yani normal şartlar altında en büyük teleskoplarla bile görmemizin imkânsız olduğu bazı objelerin ışığını toplayarak görünür kılabilirler. Bu yüzden Einstein Halkalarının oluşumunun arkasında yatan mantığa verilen bir diğer isim kütleçekimsel merceklenme olarak geçiyor. Çünkü bu olaylarda evrendeki cisimlerin kütleleri, bir mercek görevi görüyor. 

Einstein Halkası Teleskop Görevi Görüyor

Teleskop yapımında kullanılan mercekler, esasında yoktan var ettiğimiz şeyler değiller; doğada halihazırda bol miktarda bulunuyorlar. Örneğin içi su dolu bir bardağa koyduğunuz nesneye baktığınızda cismin görüntüsünün kırılıma uğradığını kolayca fark edebilirsiniz. Yani su, bir tür lens görevi görür. Teleskoplardaki lenslerin görevi de uzak bir objeden gelen ışığın kırılıma uğramasını sağlayarak, gözlem ekipmanına daha fazla fotonun ulaşmasına yardımcı olmaktır.

refraktör teleskop
Refraktör (Işık Kırıcı) teleskobun kabaca çalışma mantığı.

Örneğin günümüzde en çok kullanılan teleskop türlerinden biri olan mercekli teleskopların içerisinde bir objektif lens bulunur. Bu lensin çapı ne kadar büyükse, teleskoba daha fazla ışığın girmesini sağlar ve teleskoba giren ışıklar, bu lens sayesinde bükülür ve nihayet gözlemin yapılacağı göz merceğine iletilir. Bu tür teleskopların diğer bir adının refraktör yani ışık kırıcı teleskop olmasının sebebi de budur.

einstein halkası
Einstein halkalarını oluşturan kütleçekimsel merceklenme etkisi.

Dolayısıyla, Einstein Halkası ya da kütleçekimsel merceklenme oluşumunun ardında yatan mantık ile mercekli bir teleskobun çalışma mantığı neredeyse aynıdır. Bu yüzden gök cisimleri bize göre ideal konumlarda hizalanmışlarsa, çok yüksek ışık toplama gücüne sahip bir teleskop hâlini alıyorlar.3 Bu da tahmin edebileceğimizden çok daha uzaktaki gök cisimlerini görmemizi sağlıyor.

Einstein Halkası Yardımıyla Keşfedilen Gök Cisimleri

Örneğin 2007 yılında astronomlar, bize birkaç milyon ışık yılı uzaklıkta MACS j1149.5+223 galaksi kümesini keşfetmişti. 2014 yılına gelindiğiyse bu kümenin yakınında görülen bir süpernovayı gözlemlediler. Ancak yapılan gözlemler, süpernovanın bu galaksi kümesinin içerisinde ya da yakınlarında olmadığını gösteriyordu. İşin aslı, bu süpernova 9 milyar ışık yılı uzaklıktaydı ve süpernovanın ışıkları bize doğru olan seyahatlerinde galaksi kümesinin kütlesi nedeniyle bükülmüştü. Böylece süpernovanın görüntüsü dört ayrı bölgeye yayılmıştı.

einstein halkası
Kütleçekimsel merceklenme nedeniyle görüntüsü dörde bölünmüş Refsdal Süpernovası. (Credits: NASA, ESA, STScl)

İlk mercekli süpernova fotoğrafı olarak da tarihe geçen bu görüntü devam eden yıllar boyunca ayrıntılı biçimde izlenmeye devam etti. 2018 yılındaysa bu süpernova görüntüsünün yakınlarında, bir yıldız olduğu tespit edildi. 9 milyar ışık yılı uzaklığıyla o güne dek gözlemlenen en uzak tekli yıldız olan ve Lensed Star 1, yani Merceklenmiş Yıldız 1 daha sonra Icarus olarak isimlendirildi.4

merceklenmiş yıldız
Merceklenmiş Yıldız 1 (Lensed Star 1) (Credits: NASA, ESA, STScl)

Normal şartlar altında bu kadar uzak bir yıldız yüzlerce kat daha soluk olurdu fakat yıldız ve bizim gözlem noktamız arasında kalan galaksi kümesinin yarattığı devasa kütleçekim sayesinde bu yıldız keşfedilebildi. Çünkü az önce anlattığımız gibi bu galaksi kümelerinin kütlesinin uzayın dokusunda yarattığı bükülme bir refraktör teleskobun ışığı bükmesinde olduğu gibi yıldızdan gelen ışıkları büküyor ve daha fazla foton toplayarak yıldızı daha parlak bir görünüme kavuşturuyor. 

Kütleçekimsel merceklenme ile çok daha büyüleyici görüntüler de elde edilebiliyor. Örneğin bizden yaklaşık 6 milyar ışık yılı uzaklıkta, yüzlerce galaksiden oluşan Abell 370 galaksi kümesine Hubble Uzay Teleskobuyla baktığımızda bizi ilginç bir görüntü karşılıyor.5

einstein halkası
Abell 370 galaksi kümesi. (Credits: ESA/Hubble)

Yukarıda gördüğümüz gök cisimlerinin neredeyse hepsinin birer galaksi olduğunu unutmayın! Ancak fotoğrafın bir kısmında yayılmış ya da bozulmuş biçimdeki galaksileri de görebilirsiniz. İşte bu bozuk ve yayık görüntüye sahip galaksiler, aslında Abell 370 galaksi kümesinin arkasında kalan diğer galaksiler.

Kütleçekimsel Merceklenmeyi Gerçek Bir Teleskop Olarak Kullanabilir Miyiz?

Buraya kadar anlattıklarımızla çok ilginç bir beyin fırtınasına doğru ilerleyebiliriz. Eğer kütleçekimsel merceklenme etkisi objeleri normalde görebileceğimizden çok daha parlak ve büyük biçimde görmemizi bedavadan sağlıyorsa; ve gök cisimleri doğru hizalandığında Hubble gibi bir teleskobun çok daha güçlü olmasına yol açıyorsa, Dünya’ya yeterince uzak bir mesafeye küçük bir teleskop gönderip, Dünya’yı da devasa bir lens olarak kullanamaz mıyız?

terrascope
Terrascope (Credits: James Tuttle Keane California Institute of Technology)

Dünya’yı lens olarak kullandığımızda ürettiğimiz yalnızca 1 metre çapa sahip görece düşük bütçeli bir uzay teleskobuyla bile bugüne kadar üretilen tüm uzay teleskoplarından daha yüksek çözünürlüklü görüntüler elde edebiliriz. Astronom David Kipping tarafından ortaya atılan ve Terrascope adı verilen bir fikir Dünya’yı gerçekten de bu şekilde “optik” bir teleskoba dönüştürebileceğimizi söylüyor! Başta kulağa oldukça absürt ve zor gelse de fikrin arkasında yatan mantık bu yazıda anlattığımız kavramlarla tamamen paralel. Üstelik gerçekleştirilirse ötegezegenlerdeki dağları bile gözlemleyip fotoğraflarını çekebiliriz. Terrascope konusunu detaylı biçimde incelemek için bu yazımızı okuyabilirsiniz.

Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar ve Referanslar

  1. Jenner, L. (2021, Eylül 22). Hubble snapshot of "Molten ring" galaxy prompts new research. NASA. Alındığı Tarih Şubat 2, 2022, Alındığı Adres: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/hubble-snapshot-of-molten-ring-galaxy-prompts-new-research
  2. NASA. NASA's Cosmicopia -- ask US - space physics - gravity in Space. NASA. Alındığı Tarih Mart 9, 2022, Alındığı Adres: https://cosmicopia.gsfc.nasa.gov/qa_sp_gr.html#grav
  3. [email protected] Spyglasses into the universe – gravitational lenses. Spyglasses into the Universe – Gravitational lenses | ESA/Hubble | Alındığı Tarih Ocak 23, 2022, Alındığı Adres: https://esahubble.org/science/gravitational_lensing/
  4. Icarus (MACS J1149+2223 Lensed Star 1). HubbleSite.org. Alındığı Tarih Mart 9, 2022, Alındığı Adres: https://hubblesite.org/contents/media/images/2018/13/4127-Image.html?news=true
  5. Navigation. ESA Science & Technology - Gravitational lensing in the galaxy cluster Abell 370. Alındığı Tarih 9, 2022, Alındığı Adres: https://sci.esa.int/web/hubble/-/45481-gravitational-lensing-in-galaxy-cluster-abell-370

Zorluklardan Yıldızlara!

Ülkemizde her ne kadar astronomi ve uzay bilimleri içerikleri yeterince ilgi görmüyor olsa da içerik kalitesinin artmasıyla bu durumun değiştirilebileceğine inanıyoruz. Bu nedenle Astrapera olarak hem yazılı hem de görsel içerik kalitesi ve sürekliliği adına masraf yapmaktan kaçınmıyoruz. Bu durum Astrapera’nın yayın hayatına devam etmesi için takipçileri tarafından maddi olarak desteklenmesini önemli hâle getiriyor. Siz de aşağıdaki butonları kullanarak bize Kreosus, Patreon ya da Youtube Katıl üzerinden küçük miktarlarda da olsa bağışta bulunabilir ve Türkiye’de astronomi biliminin daha geniş bir kitleye aktarılmasında yardımcı olabilirsiniz.
Altyapı: kumova.net
sunhourglassmenu linkedin facebook pinterest youtube rss twitter instagram facebook-blank rss-blank linkedin-blank pinterest youtube twitter instagram