Gökadalar ışık hızından daha mı hızlı uzaklaşıyor… ? (Are galaxies moving away faster than light ?)

Expansion_Universe55Şişen  Evren

redshift_galaxy_

 Kızılakayan  gökadalar.

(Kaynak: HST/NASA/universetoday.com)

 Fraser  Cain, “universetoday.com”da  12 Ekim 2015   tarihinde    yaptığı  sunumda  bu  soruya  cevap  aradı… 

Einistein’in “Hiçbir  cisim  ışık  hızından  daha  hızlı  hareket  edemez”  öğretisinden  sonra, “gökadaların  ışık  hızından  daha  hızlı hareket  edebildiğini”   söylemek ne  derece  mümkün  ve  tutarlı …?

Bazı  bilim  insanları evrenin “şişme” dönemi”nde (inflationary  era) ,  üstel (exponancial)  bir  genişlemeye  maruz  kaldığını  ve  bu  dönemde, bazı  koordinat  noktalarının   birbirinden  ışık  hızından  daha  büyük  bir  hızla uzaklaştığını düşünüyor…

Daha  öte  bir  görüş  verebilmek  için,   “ışık  hızından  daha  büyük  bir  hızla şişme”den  ne  anlaşılması  gerektiği  hususunu netleştirmek  gerekli…

Evrendeki  tüm gökadalar (galaxy)  belirli  bir  merkezi  noktadan uzaklaşmakta… İçinde   üzüm taneleri  bulunan  ve  fırında  pişirilen  bir  hamur kütlesi  sıcaklık  etkisiyle    şişerken,  üzüm  tanelerinin  de  birbirinden  uzaklaşması  gibi,  gökadalar  da  birbirinden  uzaklaşmakta…

Gökadaların, çok  büyük  yapılar  olmaları  sebebiyle,  farklı  bölgeleri –birbirlerine  göre- farklı  hızlarla  uzaklaşmakta… Bu  durumda, evrenin  “ışık  hızından  daha  büyük  bir  hızla  şişip-şişmediğini”  sormak  yerine,  soruyu  “Evrende, birbirine  göre,   ışık hızından  daha  büyük  bir  hızla  uzaklaşan  gökadalar  var  mı”  şeklinde  sormak  daha  bilimsel  görünüyor…!

Evrenin  şişme hızı   “Hubble  Sabiti” (Hubble Constant) olarak   (gökbilimci  Hubble  tarafından) belirlenmiş  durumda…  “Hubble  Sabiti”ne  göre, Dünyadan  bir  megapersek (megapersec; 3.26  milyon  ışık  yılı)  mesafeye  uzaklaşmış   olan  bir  gökadanın, o  anda,   Dünyadan  uzaklaşma  hız  saniyede 71  kilometre   kadar… İki  “megapersek”  uzaktaki  ise,  2×71= 142  km/saniye  hızla  uzaklaşmakta…! Bu, birbirinden  4200  megapersek  uzaklıktaki  iki  gökadanın (bu  gökadalarda  yaşayanların  veya  ölçüm  araçlarının) , bu  iki  gökadanın  birbirinden ışık  hızından  daha  büyük  bir  hızla  uzaklaştığını  görmesi/ölçmesi demek…!

(Hubble  Sabitinin milyonlarca  yıllık  sürede  sabit  kalamayacağı  biliniyor. Ancak, milyon  yıllık  süre kozmik zaman-cetvelinde  (cosmic timescale)   nisbeten  kısa bir  süre  kabul  edildiğinden,  bu  açıklama  kapsamında  sabit  varsayıldı…)

Bu  mesafe  tanımı  ile  sınırlı  kalınarak ifade  edilirse: iki  gökadası  arasındaki  her  bir  megapersek  mesafe  için,  gökadaların  birbirinden  uzaklaşma  hızı saniyede  71  kilometre    (Hubble  sabiti) kadar  büyür…

 İki  gökadanın  birbirinden    ışık  hızından  daha  büyük  bir  hızla  uzaklaşabilmesi  için, birbirlerinden  ne  kadar  uzakta  olması  gerektiği, ışığın saniyede  300 000  kilometre  kadar  olan  hızı dikkate  alınarak  hesaplanabilir…  Kısaca, bu  mesafe   iki  gökadanın  birbirinden  en  az  4200  megapersek   (130×1021 km)  uzaklıkta  olması  gerektiği  bulunur…   

Bu  sonuçla, başlangıçtaki  soruyu  daha  da  basitleştirme  imkanı  doğuyor: Evrende  aralarındaki  mesafe 4200 megapersekten  daha  büyük  olan  iki  gökada  var  mı ? Mevcut  kozmoloji  teorileri  Evrenin  “sonsuz  büyüklükte”  olması  gerektiğini söylüyor… Bunun  mümkün  olabilmesi  için, Evrende bu  mesafeyi sağlayan  gökadaların  da  sonsuz  sayıda  mevcut  olması  gerek…!

Ancak, gözlemlere  dayalı bir  yorum  yapıldığında, Evrenin  sonsuz  büyüklükte  olduğunu kanıtlama  inkanı  yok… Bu  durumda  soruyu   “görünür Evren”  ile  sınırlayıp:  “Bizden  ışık  hızından  daha  büyük  bir  hızla  uzaklaşan  gökadalar  var  mı” şeklinde  sormak  daha  anlamlı  görünüyor…

Bilim insanları  bu soruya, şaşırtıcı  bir  şekilde, “evet”  cevabını  veriyor….! “Kızılakayma  oranı” (redshift)  Z=1.4  olan (4200 megapersekten  daha  büyük  mesafelerdeki) gökadalar  bizden  “ışık  hızından  daha  büyük”  hızla  uzaklaşmakta…! (Işık  yayımlamaya  “Büyük  Patlama”dan  4.6  milyar  yıl  sonra  başlamış kaynaklar…)

Peki, bu  gökadaları  görebilirmiyiz  ?  Cevabı:  Evet…! 

Gökbilimcilere  göre,   z=1.4 sınırı   Evrende  gözlenen  ışık kaynakları  için  kolayca  aşılabilen  bir  sınır… “Kuasar” (Quasar) olarak  adlandırılan  “çok  büyük  Kara  Delikli  gökadaları”nın  bazıları  için  z=5  değeri  ölçüldü… !

Bilim  insanları, evrenin  oluşma  anı  kabul  edilen  “Büyük  Patlama”  ile  ortaya  saçılan  ışığın (cosmic  microwave   background  radiation)  Dünyadan 46 milyar ışık-yılı  uzağa  erişmiş  olması  gerektiğini  hesaplıyor… (Bu  durumda,  Evrenin  bugünkü-olası-çapı  da  92-93   milyar  ışık-yılı  kadar…!)

4200  megapersek  mesafe, kabaca, 13.7  milyar  ışık-yılı  kadar… Bu  hesaba  göre,  Evrende  gözlenebilen   birçok  gökadanın birbirinden  ışık-hızını  aşan  hızlarla uzaklaşıyor  olması  gerekir… Bu  durumda,  bu gökadalardan  yayımlanan  ışığın Dünyaya ulaşamıyor  olması  gerekmez  mi…?   Onları  nasıl  görebiliyoruz… ?  “Kozmik  mikrodalga  artalan  ışıması” (CMB)  nasıl belirlenebildi…?

( Robert Woodrow  Wilson  ve Allan  Penzias  tarafından,  “güvercin-pislikleri  temizlenirken  belirlendi (!)”  cevabı  elbetteki  yeterli  değil…)

Gökadalardan (yıldızlardan)  yayımlanan  ışınlar, gökadalar uzaklaşsalar  da, dalga  boyları  değişime  uğrayarak Dünyaya  ulaşır…! Bu  değişim, ışık tayfının  kırmızı-kızılötesi, mikrodalga ve  hatta  radyo  dalgası boyuna  doğru  gerçekleşir… Daha  sonraki  aşamada bu  ışınlar (mevcut   teknolojiler  ile) belirlenemez… Kısaca, bu  safhayı  geçmiş  gökadalar  artık  gözlenemez…!

“Kızılakayma” (redshift) ışık  kaynağı  gözlemciden  uzaklaştığı  zaman  meydana  gelir… Diğer  bir  çeşit  “kızıla  kayma”  ise  evren  şiştiği-genleştiği zaman (inflation / expansion)  meydana  gelir… birkaç  milyon  ışık-yılı  gibi,  yeterince  uzaktaki ışık  kaynakları, Dünyadan  uzaklaşma hızlarıyla  orantılı  olarak , kızılakayma  gösterirler…   Son  olarak, “kütleçekimsel  kızılakayma” (gravitational  redshift) kütleçekimsel  alanlardan  uzaklaşırken  gözlenen elektromanyetik  radyasyonda gözlenen  rölativistik  etkidir (relativistic  effect).

Evrende  en  fazla  kızılakaymayı  en  uzaktaki  objeler  gösterir.  Mevcut  durumda, en  fazla  kızıla kayma Kozmik  Mikrodalga  Artalan Işımasında   belirlendi…

“Genel  Görecelik  Kuramı”na  dayanarak, “kızılakaymanın Evrenin  şişmesi  sebebiyle  olduğu”   şeklindeki  açıklama  en  fazla  kabul  görendir… Kızılakayma  ölçümü uzaydaki  uzak  cisimlerin  mesafelerinin  ölçümü  için  basit  ve kullanışlı  bir yöntem  sağladı…

Bilim  insanları  ışığın,   “Kozmik  Artalan  Mikrodalga Işıması” (CMB) olduğunu  ve Evrenin  yeterince  soğumasıyla  birlikte, Büyük  Patlamadan 380  000  yıl  kadar sonra, etraftaki  yoğun  madde  katmanını  geçerek, Güneşin  ışıması  gibi, uzayda  yayılmaya  başladığını  düşünüyor… Araştırmacılara  göre, Evrende  kızılakayması  z=1000  değerinde  olan  ışık  kaynakları  dahi   mevcut…!

Bu  noktada  akla  şu  soru  gelebilir: Bizden  ışık  hızından  daha  büyük  bir  hızla  uzaklaşan  bir  gökadayı  nasıl  oluyor  da  görebiliyoruz  …?  Cevabı: Gerçekte  göremiyoruz…!  Gördüğümüzü  sanıyoruz…! Sinema  Perdesinde  gördüğümüz  oyuncuları  (film  süresince  de  olsa)  “gerçek”  sanmamız  gibi…!

Işık, bize  doğru  yol  alırken,  onu  yayımlayan gökadanın  başına  ne  geldiğini  kendine “dert  etmiyor”…! Sadece,   yol  yorgunluğunu “gerinerek” (stretching)  atmaya  çalışıyor; bize  ulaştığında  boyu  (kasları) biraz  uzamış  oluyor…! (Bir  ucu  bir  yere  bağlanmış  uzunca  bir  halata, elle, hızlı  ve sinüzoidal  salınım  yaptırıldığında, halatın  ele  uzak   bölgedeki  dalga (sinüs  eğrisi)  boyunun, ele  yakın  noktadaki  dalga  boyundan  daha  uzun   olması  gibi…)

Kısaca, ışık  gökadayı  terkettiğinde,   gökadanın  uzaklaşma  hızı  ışık  hızından  büyük  değildi… Dolayısıyla, Evrenin  zamanla  artan  şişme  hızı  ışığın  bize  ulaşmasını  engelleyemedi…

Gökadaların  bizden ışık  hızından  daha  yüksek  hızlarla  uzaklaşmasının bazı rahatsız  edici  sonuçları  da var… Eğer evrenin artan  hızla sürekli şiştiği  kabul  edilirse,  “Hubble  Küresi” (Hubble  Sphere) adı  verilen  sanal  kürenin  ötesine  (4740  megapersek  uzaklıktan daha  ötede / kızıla  kayma  oranı  z=1.69’dan  daha büyük  olanlar) uzaklaşmış  gökadaların  göndereceği  ışığın  bizlere  ulaşma  şansı  (bizim  o  gök  adaları  daha  sonraki  aşamada  görme  şansımız) olamayacak…! Bu  gökadalar, en  son  görebilecek  şanslı  gözlemcilerin  gözünde  gittikçe  sönükleşerek  kaybolan ışık  kaynakları halinde  olacak… (Geceleri  Uluslararası  Uzay  İstasyonunun  (ISS)  yansıttığı  ışığı  gözleyenler  bu  duruma, halihazırda, aşina…!)

Kısaca,  gökyüzünde  (teleskopla) gözlenebilen  gökada  sayısı  sürekli  azalacak… (Çıplak  göz  gözlemcileri  için  gökyüzünün pek değişmeyeceğini  söyleyebiliriz…)

Tabi, bu  uzaklaşan  gökadalarda  “akıllı  yaşam”  mevcut  idiyse,  birbirimizle  iletişim  şansı tamamen  kaybedilmiş  olacak…!

O  devirde  yaşayacak  astronomların  Evrendeki  diğer  gökadalar   hakkındaki  tek  bilgi  kaynağı, önceden elde  edilmiş  ve  o  günlere  kadar  korunabilmiş  bilgi olacaktır…!

Belki  de  bilim, evrenin  geçmişini  görüntülemek (zamanda  geriye  görsel  yolculuk…) için   yeni  yöntemler  geliştirir…

 

Yararlanılan  Kaynaklar:

http://curious.astro.cornell.edu/about-us/104-the-universe/cosmology-and-the-big-bang/expansion-of-the-universe/616-is-the-universe-expanding-faster-than-the-speed-of-light-intermediate

http://www.universetoday.com/122768/how-are-galaxies-moving-away-faster-than-light/

https://en.wikipedia.org/wiki/Redshift

 

 

Bir Cevap Yazın

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s