Double-click this headline to edit the text.

Double-click this headline to edit the text.

Galaksilerin Uzaklıkları Nasıl Ölçülüyor? Galaksi Çarpışmaları Nasıl Gerçekleşiyor?

Okunma Sayısı:614

İçindekiler



Galaksilerin Uzaklıkları Nasıl Ölçülüyor? Galaksi Çarpışmaları Nasıl Gerçekleşiyor?

9 dakikada okuyabilirsiniz.
9 dakikada okuyabilirsiniz...
(Telif/Credit: NASA; ESA; Z. Levay and R. van der Marel, STScI; T. Hallas; and A. Mellinger)

Evrenimizde yüz milyarlarca galaksi (gökada) var. Bu galaksiler, evrendeki diğer tüm gök cisimleri gibi kütleçekim kanunları sayesinde hareketlerine devam ediyorlar. Bu da evrende galaksi çarpışmalarının (daha doğru bir ifadeyle gökada birleşmelerinin) çok sık gerçekleşmesi gerektiği anlamına geliyor. Peki, çarpışan galaksileri teleskoplarımızla gözlemleyebiliyor muyuz? Ya da bu galaksiler çarpışırken neler oluyor? Ama her şeyden önce bu galaksilerin ne kadar uzakta olduğunu nasıl biliyoruz ve bunun konumuzla ilgisi ne olabilir? Gelin, beraber inceleyelim...

Değişen yıldızlar olarak bilinen yıldızlar, hem bu yazımızın konusu olan galaksi çarpışmaları, hem de astronomi tarihi için çok büyük bir öneme sahip. Güneş’ten çok daha yüksek parlaklıklara ulaşabilen bu yıldızlardan bazıları yakıtlarını tüketmeye başladıklarında kütle-çekim ve basınç dengesinin bozulması nedeniyle kısa aralıklarla şişip, yeniden büzüşürler. Aslında bu, bir yıldızın ölmeden önce çok hızlı aralıklarla nefes alıp vermesi gibidir.

galaksi çarpışması
Çıplak gözle de görülebilen Betelgeuse yıldızı, "yarıdüzenli değişen yıldız" sınıfına girer.

Yıldızın kısa aralıklarla genişleyip küçülmesi demek ise parlaklığının da aralıklarla azalıp artması anlamına gelir. Betelgeuse yıldızını mercek altına aldığımız yazımızda bunu daha detaylı anlatmıştık. İşte buna benzer biçimde yıldızların parlaklığındaki düzenli değişimler, yani yıldızların zonklamaları, yıldızların uzaklıklarıyla birlikte gökadaların uzaklıklarını ölçmemizi sağlar. Peki nasıl?

Değişken Yıldızlar ile Uzaklık Ölçümü

Şimdi kendinizden 1 metre ötede bir mum ışığı olduğunu hayal edin. Mum ışığının yapısı gereği ne kadar yüksek ışıtma gücüne sahip olduğunu biliyorsunuz. Bu mum ışığına daha uzaktan baktığınızdaysa ışığın daha sönük olduğunu görürsünüz. Eğer mum ışığının gerçek parlaklığını ya da daha doğru bir tabirle salt ışıtma gücünü biliyorsanız, ışığın herhangi bir mesafede ne kadar düşük ışık verdiğine bağlı olarak, ne kadar uzakta olduğunu da tahmin edebilirsiniz.

galaksi çarpışmaları
Değişken yıldızlar evrende standart mumlar olarak adlandırılır.

İşte standart mumlar olarak da isimlendirilen ve bir tür değişen yıldız olan Cepheid (Sefe) yıldızları, evrende birer mum ışığı görevi görüyorlar. Çünkü herhangi bir gökadada görülen Cepheid değişkenlerinin zonklama dönemleri ve salt parlaklıkları arasında bir ilişki var.1 Bu ilişki sayesinde yıldızın salt parlaklık bilgisine erişebiliyoruz. Elimizde de zaten görünür parlaklık bilgisi mevcut. Böylece görünür ve salt parlaklık bilgilerini kullanarak, yıldızın ne kadar uzakta olduğunu hesaplayabiliriz. Şimdi gelelim bu keşfin, yani uzaklık ölçümünün neden astronomide kritik, hatta devrimsel bir öneme sahip olduğuna…

Standart Mumlar ile Galaksilerin Uzaklığını Ölçmek

1900’lü yıllara kadar gökadaların, bizim gökadamızdan ayrı yapılar oldukları ve içlerinde milyarlarca yıldızın bulunduğu bilinmiyordu. Öyle ki o yıllarda astronom Harlew Shapley gökadamız Samanyolu’nun evrendeki tek gökada olduğunu söylüyordu. Buna karşı çıkan Heber Curtis ise Samanyolu’nun diğer binlerce gökadadan herhangi biri olduğunu iddia ediyordu. Tarihe Büyük Tartışma2 (Great Debate) olarak geçen bu olay sırasında kullanılan teleskoplar, gökadaların uzaklıklarını ölçmek adına sağlıklı veriler sunamıyordu.

galaksi çarpışmaları
Soldan Sağa: Harlew Shapley, Heber Curtis, Henriatta Lewitt

1908 yılına gelindiğindeyse Amerikalı astronom Henriatta Lewitt az önce bahsettiğimiz Cepheid değişkeni yıldızlarının zonklama dönemleri ve salt parlaklıkları arasındaki ilişkiyi keşfetti.3 Yani eğer başka bir gökadada Cepheid değişkeni yıldızlarına rastlayabilirsek, bu yıldızları standart mumlar olarak kullanabilir, uzaklığını hesaplayabilir ve bulunduğu gökadanın bizden ne kadar uzakta olduğunu çıkarsayabilirdik. 

RS Puppis yıldızı, Samanyolu Gökadası'ndaki en parlak Cepheid değişen yıldızlarından biridir. Videoda yıldızın parlaklığındaki değişimle birlikte, etrafındaki bulutsu yapısı nedeniyle ortaya çıkan ışık yankısını görebilirsiniz. (Telif: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and H. Bond (STScI and Pennsylvania State University)

Henriatta Lewitt'in bu muhteşem keşifinden birkaç yıl sonra astronom Edwin Hubble, dönemin en büyük teleskobunu kullanarak Andromeda Gökadası’nın fotoğrafını çekti ve gökadada Cepheid Değişkeni Yıldızlarını buldu. Henriatta Lewitt’in ortaya çıkardığı bilgileri kullanan Hubble, Andromeda gökadasındaki yıldızların uzaklığını ölçebildi ve böylece gökadanın bize olan uzaklığını da hesaplamış oldu.4

Gökadanın tahmin edilenden çok daha uzakta olduğunun hesaplanmasıyla birlikte, Andromeda’nın Samanyolu’ndan ayrı bir gökada olduğu da ispatlanmış oldu. Yani tartışmanın kazananı Heber Curtis olurken, tartışmanın sonuca kavuşmasının altında yatan keşfi yapan kişi Henriatta Lewitt, bu keşfi Andromeda gökadasında kullanarak tartışmayı sonlandıran kişiyse Edwin Hubble oldu.

Galaksi Çarpışmaları: Andromeda - Samanyolu Galaksileri Ne Zaman Çarpışacak?

Lewitt’in bulduğu akıllıca yöntem ve Hubble’ın gözlemleri sayesinde artık bilinen bir şey vardı. Dünya düşündüğümüzden çok daha önemsiz, küçük bir noktaydı. Galaksiler ise düşündüğümüzden çok daha uzakta, içlerinde milyarlarca yıldızın bulunduğu ayrı yapılardı. Ancak her ne kadar Andromeda Galaksisi bize 2.5 milyon ışık yılı gibi algılaması zor bir mesafede bulunsa da hala kütleçekimsel olarak tamamen bağımsız değiliz.

Öyle ki Galaksimiz Samanyolu ve Andromeda Galaksisi her geçen saniyede birbirlerine 110 kilometre daha yaklaşıyor.5 Yani galaksimiz Samanyolu ve Andromeda yaklaşık 4 milyar yıl sonra birleşecek ve 6 milyar yıl sonraysa yeni ve tek bir galaksi hâlini alacak. Ayrıca bize 3 milyon ışık yılı uzaklıkta olan Üçgen Galaksisinin de bu birleşmeye dâhil olma ihtimali var. Tabii gezegenimiz üzerindeki insanlık o zamana kadar galaksiler arası yolculuk yapmanın bir yolunu bulamamış olursa, Güneş’in binlerce kat genişlemesi sonucu evren sahnesinden çoktan silinmiş olabilir. 

Andromeda ve Samanyolu Galaksisi'nin çarpışmasını 8 milyar yıllık süre ile gösteren simülasyon. (Telif: Visualization Credit: NASA; ESA; and F. Summers, STScI | Simulation Credit: NASA; ESA; G. Besla, Columbia University; and R. van der Marel, STScI)

Ancak bu türden gökada birleşmelerinin, insan ömrüne kıyasla çok yavaş gerçekleştiğinin altını çizmek gerekiyor. Öyle ki bırakın ortalama 70-80 yıllık insan ömrünü; Homo Sapiens’ler bile Dünya’da en fazla 200.000 yıl önce ortaya çıktı.6 Oysa bu birleşmelerin milyarlarca yıl süreceğinden bahsediyoruz. Bu yüzden, yazımızda çarpışma ifadesiyle birlikte "birleşme" ifadesini sıklıkla kullandık. Çünkü galaksilerdeki yıldızların arasındaki devasa mesafeler nedeniyle, birleşme sırasında galaksilerdeki yıldızların neredeyse hiçbiri birbiriyle çarpışmıyor.

Çarpışma (Birleşme) Aşamasında Olan Galaksileri Görebiliyoruz!

Buraya kadar anlattığımız gibi, eğer galaksi çarpışmaları bizim ömrümüze kıyasla bu kadar yavaş gerçekleşiyorsa, evrende bir yerlerde birleşme aşamasında olan galaksileri de zamanda adeta “donmuş bir halde” görebiliriz! 

çarpışan galaksiler
Anten Galaksileri (Telif: ESA/Hubble & NASA)

Anten Galaksileri anlattığımız bu senaryo için gösterebileceğimiz harika bir gökada çifti... Çünkü gördüğümüz bu ilginç yapı, bundan yaklaşık 1.2 milyar yıl önce tıpkı Andromeda ve Samanyolu Gökadaları gibi birbirinden ayrı iki galaksiydi. Yaklaşık 900 milyon yıl önceyse birbirlerine yavaş yavaş yaklaşmaya başladılar ve 300 milyon yıl süre sonra birbirlerinin içinden geçtiler. Takip eden diğer bir 300 milyon yıl boyunca ise yıldızlar savrularak, bugün gördüğümüz bu yapıyı oluşturdu. Ancak aslında bu birleşme hâlâ devam ediyor. 400 milyon yıl sonra bu galaksilerin çekirdekleri de birleşecek ve nihayet tek bir galaksi haline gelecekler.7

2 galaksi çarpışması
Fare Galaksileri NGC 4676A (sağda) / NGC 4676B (solda). (Telif: NASA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC/LO), M.Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), the ACS Science Team, and ESA)

Birleşmekte olan gökada örneklerini çoğaltmak mümkün. Örneğin yukarıda da birbirinin içinden milyonlarca yıl önce geçmiş ve kütleçekim kuvveti nedeniyle hala bozulmaya devam eden uzun kuyruk benzeri yapıları görüyoruz. Bu iki galaksi de tamamen tek bir yapı halini alana kadar defalarca ve defalarca tekrar birleşecekler.

Elbette, birleşmeler sırasında yıldızların neredeyse hiçbir zaman çarpışmadığını söylemiş olsak da bu olay sırasında gökadalardaki yüksek miktardaki gaz ve tozların çarpışması da kaçınılmaz. Çarpışma sonucu sıkışan gaz ve tozlar, bu birleşmelerin olduğu bölgelerde akıl almaz büyüklükte yıldız oluşum bölgeleri oluşturabilir.

galaksi çarpışmaları
Dört ayrı galaksinin birleşmesi sonucu oluşan yeni bir yıldız doğumevi. Mavi ve sarı renklerde gördüğümüz alanlarda her yıl 200 yeni yıldız doğuyor. (Telif: NASA, the NICMOS Group (STScI, ESA), and the NICMOS Science Team (Univ. of Arizona)

Yazı boyunca belirttiğimiz gibi, tüm bu fotoğraflardaki birleşmeye devam eden gökadaları, bizim zaman algımızın yavaşlığı sayesinde yakalayabiliyoruz. O halde gelin, zamanda donmuş halde görebildiğimiz bu gerçek galaksi birleşmesi fotoğraflarının aralarında kalan milyarlarca yıllık zaman dilimini simülasyonlarla doldurarak yeniden izleyelim.

(Telif: Hubble Space Telescope/ STScI)

Simülasyon sayesinde milyarlarca yıllık bir zaman dilimini saniyeler içerisinde izleyebiliyoruz. Ama unutmayın; bu galaksiler yakınlaşmaya başladığında Dünya üzerinde insana benzeyen bir yaratık bile yoktu. Ve bu birleşmeler tamamen sonlanmadan, bizler Dünya sahnesinden tamamen yok olup gitmiş olacağız.

Bütün bunlar elbette, bizim değersiz olduğumuz anlamına gelmiyor. Tam tersine tüm bunlar, evrende çok ama çok küçük bir zaman diliminde, küçük bir kaya parçasında hüküm sürmeye çalışan bizlerin yaşadığı hayatın ne kadar eşsiz olduğunu hatırlatmalıdır. Değersiz olan varlığımız değil, birbirimize karşı duyduğumuz nefret ve öfke duygularının anlamsız taşkınlığıdır. 

Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar ve Referanslar:

  1. Kayalı, Ögetay. (2017). Evrenin Gözlemsel Özellikleri: Kozmolojik Parametreler ve Belirlenme Yöntemleri. 10.13140/RG.2.2.25466.59847.
  2. APOD. Great Debate. NASA. Erişim Tarihi: 18 Kasım, 2021. Erişim Adresi: https://apod.nasa.gov/debate/1920/cs_nrc.html.
  3. Gazette, T. H. (2019, Nisan 26). Henrietta Swan Leavitt's research transformed astronomy. Harvard Gazette. Erişim Tarihi: 18 Kasım 2021. Erişim Adresi: https://news.harvard.edu/gazette/story/2018/07/henrietta-swan-leavitts-research-transformed-astronomy/.
  4. Dunbar, B. Hubble views the star that changed the universe. NASA. Erişim Tarihi: 18 Kasım 2021. Erişim Adresi: https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/star-v1.html.
  5. Distance to Andromeda. Astronomy.com. Erişim Tarihi 18 Kasım 2021. Erişim Adresi: https://astronomy.com/magazine/ask-astro/2019/01/andromeda-distance.
  6. Encyclopædia Britannica, inc. Just how old is homo sapiens? Encyclopædia Britannica.
  7. Antennae Galaxies. NASA. https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_1086.html.

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