Altın
%
Dolar
%
Euro
%
Bitcoin
%
Eth
%
Önümüzdeki 5 gün boyunca
Kozmik Mesafeler
James Webb Uzay Teleskobu - NASA
BİLİM

Kozmik Mesafeler

Sokakta yürürken yol tarifi soran birisine 100 metre ileriden sağa dön, diye tarif etmek oldukça kolay olsa gerek. Fakat uzay için mesafeleri göz kararı kestirmek öyle kolay değil. Bir bakışta yıldızlara bakarak bizden ne kadar uzak olduğunu anlayamıyoruz. Bunun için çeşitli yöntemlere, hesaplamalara ve tabii ki teknolojiye ihtiyacımız var. Gelin bu kozmik hesaplar nasıl yapılıyor biraz inceleyelim.

Yayın Tarihi :16 Eyl 2022
Süre :3.5 Bardak

James Webb Uzay Teleskobu - NASA
Ölçümlere geçmeden önce birimlerden bahsetmekte fayda var. Günlük hayatta kullandığımız en uzak mesafeler için yeterli olan kilometre kavramı, mevzu uzay olunca karışla ölçmeye benziyor. Dolayısıyla astronomların farklı birimlere ihtiyacı oluyor. Bu noktada Güneş ile Dünya arasındaki mesafeyi baz alıp yaklaşık 150 milyon kilometreye denk gelen Astronomik Birim (AB) kavramı karşımıza çıkıyor. Güneş Sistemi içindeki diğer gök cisimlerinin mesafeleri bu birim ile gösteriliyor. Örneğin Jüpiter’in Güneş’e uzaklığı 5,2 AB’dir. Yani Güneş’e Dünya’dan yaklaşık 5 kat daha uzak.

Bize en yakın yıldız olan Alpha Centauri 260.000 AB uzağımızda. En yakın yıldız için yüz binler mertebesinde kullanmaya başladığımız AB birimi, daha uzak yıldızlar hatta galaksiler için yetersiz kalıyor. Dolayısıyla yine farklı birimlere ihtiyaç duyuluyor. Işık, bilinen en hızlı kavram olarak imdadımıza yetişiyor. Bu sefer hızı değil ne kadar sürede ne kadar mesafe gittiği önemli. Yani ışık, bir yıl boyunca durmadan yoluna devam ederse, toplamda kaç km yol alacağı. Ufak bir çarpma işlemi ile bir ışık yılı denilen mesafenin yaklaşık 9 trilyon km olduğunu buluyoruz. 9.000.000.000.000 km.

Uzun uzadıya yazılan bu sıfırları kullanmak yerine “1 ışık yılı” adını veriyoruz bu mesafeye. Ek olarak parsek teriminden de bahsetmekte fayda var. 3,26 ışık yılına, 1 parsek (pc) deniliyor ve uzaklık ölçümlerinde sıklıkla kullanılıyor. Şimdi gelsin süpernovalar, gelsin galaksiler.

Paralaks


Yakın yıldızlardan işe başlıyoruz. Belirli bir mesafeye kadar işe yarayan bir hesaplama yöntemi var, adı “paralaks”. Bunu şöyle ifade edebiliriz (işin içine trigonometri giriyor). Baş parmağınızı “like” simgesi gibi yukarı kaldırın ve kolunuzu göz hizanızda uzatın. Baş parmağınızın arkasındaki bir noktaya bakın ve birer birer gözlerinizi kapatıp açın, bir sağ bir sol. Baş parmağınızın sağa sola hareket ediyormuş gibi göründüğünü fark edeceksiniz. Baş parmağınız ile gözlerinizin oluşturduğu üçgendeki açılardan bir tanesinin adı “paralaks açısı”dır. İşte bu sağa sola zıplamaların arasında gerçekleşen hayali uzaklığı ve paralaks açısını bilirseniz, gözünüz ile baş parmağınız arasındaki mesafeyi trigonometrik bir hesapla bulabilirsiniz. Peki bu olguyu yıldızlarda nasıl kullanıyoruz?

İyi ki Dünya Güneş’in etrafında dolanıyor. Güneş ile aramızdaki mesafenin yaklaşık 150 milyon km olduğundan bahsetmiştik. Yörünge üzerinde yarım daire yol aldığımızda, ilk konum ile son konumumuz arasındaki uzaklık toplamda 300 milyon km oluyor. Örneğin yaz ve kış mevsimlerinde Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesinde bulunduğu konumu düşünün. İşte bu iki konumda eğer gökyüzünde aynı yıldıza bakacak olursak, gözümüzü açıp kapatmak gibi, yıldızın konumunun, arka plandaki yıldızlara göre değiştiğini görürüz. Tıpkı baş parmağımızda olduğu gibi.

Gaia Uydusu - NASA
Ne yazık ki bu hesaplama kocaman evrende bize nispeten yakın olan, 10 bin ışık yılı mesafe içindeki yıldızlar için geçerli. Çok çok uzak yıldızlar ve galaksilerde bu hesaplama işe yaramıyor. Ölçülebilir yıldızların sayısını arttırmak için 2013 yılında uzaya fırlatılan Gaia Uydusu kullanılıyor. Bu uydu yıldızların konumlarını büyük bir hassasiyet ile hesaplıyor. Dolayısıyla hem daha güvenilir sonuç veriyor hem de astronomlar biraz daha uzak yıldızlar için paralaks yöntemini kullanabiliyor.

Uzaklık Modülü


Yıldızlar bizden farklı uzaklıklardadır. Fakat astronomlar, tüm yıldızlar tek bir mesafede olsaydı parlaklıkları nasıl değişirdi diye düşünmüşler. Neticede çok parlak bir yıldız uzakta, sönük bir yıldız da yakında ise her ikisi de aynı parlaklıkta görünebilir ve bu durum yanıltıcı olabilir. Sonuçta yıldızların sabit 10 parsek mesafedeki teorik parlaklıklarına “salt parlaklık” adını vermişler, yani bir nevi standart hale getirmişler. Yıldızların bir de gözümüzle gördüğümüz parlaklıkları mevcut, bunun adı da “görünür parlaklık”.

Bu iki değeri bir denklemde birleştiren formül bulunuyor. Uzaklık hesaplamak için kullanılan bu yöntemde yıldızların görünür ve salt parlaklıklarına ihtiyaç duyuluyor. Yöntemin yetersiz kaldığı durum, parlaklıkların kolay hesaplanamayacağı yıldızlarda ortaya çıkıyor. Diğer durumlarda oldukça kullanışlı.

Cepheid Yıldızları


Yıldızlar sabit değildir ve sürekli değişirler. Bu değişim normal şartlarda binlerce hatta milyonlarca yıl içinde meydana gelir. Fakat bazı yıldızlar bir insan ömrü, hatta birkaç saat içinde bile değişim gösterebilir. Bu tür yıldızlar “değişen yıldız” olarak adlandırılır.

1912 yılında Henrietta Leawitt, Sefeid Değişenleri adı verilen bu yıldızların parlaklıkları ile değişim dönemleri arasında bir ilişki olduğunu keşfediyor. Bu ilişkiden yola çıkılarak elde edilen parlaklık, az önce bahsi geçen uzaklık modülünde yerine konulduğunda uzaklık hesaplanabiliyor. Cepheid Değişenleri’nde parlaklığın kolayca hesaplanabilmesi, üyesi bulundukları yıldız kümeleri hatta galaksilerin uzaklığının belirlenebilmesini sağlıyor. 

Her şeye rağmen bu yöntemin de limitleri bulunuyor. 50 milyon ışık yılından daha uzak gök cisimleri artık görme sınırımızın ötesinde bulunuyor. Bu sebeple Cepheid yıldızları geçerliliğini yitiriyor. Peki daha uzak cisimlerin uzaklıklarını belirleyebilmek için neye ihtiyacımız var? Tabii ki evrendeki en şiddetli patlamalara.

Crab Nebulası - NASA

Süpernova Patlamaları


Süpernovalar ve hipernovalar öyle şiddetli kozmik olaylardır ki çok ama çok uzaklardan bile görünebilmeleri mümkündür. Bir süpernova, Güneşimizin tüm ömrü boyunca yaydığı toplam enerjiden çok daha fazlasını birkaç saat içinde yayıyor. Bu sayede, parlaklığı tespit edilen bir süpernova için az önce bahsettiğimiz Cepheidlere benzer bir denklem kurulabiliyor.

Kozmik mesafeler zihnimizde canlandırabileceğimizden çok daha büyük. Hatta öyle büyük ki, evrenin en şiddetli olayları olarak bahsettiğimiz süpernovalar, bu ölçek içinde kimi zaman bir kibrit çakması gibi kalabiliyor. Dolayısıyla 1 milyar ışık yılının ötesindeki mesafeler için artık denklemler değil simülasyonlar devreye giriyor. Çok daha farklı hesaplamalar ve yöntemler ile bilim insanları bu uzaklıkların bir “tahminini” ortaya koyuyor.

Yazımızın sonunda gerçekçi bir hesaplama ile uzaklıkların adını koyalım. Işık hızına çıkmak imkânsız, en hızlı uzay aracı olan Voyager ise uzayda insansız bir şekilde yol alıyor. Dolayısıyla içinde her daim insanın yer aldığı gerçek bir araç ile örnek verelim. Hız rekoru kırmış bir F-16 uçağı ile saatte 2.074 km hızla gittiğinizi varsayalım. Ay’ gitmeniz yaklaşık 8 gün sürer, Güneş’e ise 8 yıl. Jüpiter’e gitmek 34 yıl alır ve en yakın yıldız olan Alfa Centauri’ye ise 1,3 milyon yılda ancak varırdınız. Evrenin sonuna ise katrilyonlarca yıl seyahat etmeniz gerekirdi. Bu hesaplamanın ne kadar “gerçekçi” olduğunun yorumunu da siz değerli okuyucularımıza bırakıyoruz.

Yukarı Kaydır