GALAKSİLERLE İLGİLİ BİLGİSAYAR SİMİLASYONU

Galaksilerin yüksek hızla dönmesiyle ilgili yukarıdaki bilgisayar similasyonu bizim Samanyolunun geleceğine dair bir işaret vermektedir.
Çarpışmalar ve birleşmeler yakın gelecekte galaksilerin evrimi hakkındaki çalışmaların merkezinde yer alacaktır.

GALAKSİLERİN 7 GİZEMİ

NGC 4414, galaksi spiral tipikal dina konstélasi Coma Berenices, diaméterna kurang leuwih 56,000 taun cahaya sarta jarakna kurang leuwih 60 yuta taun cahaya.

Edwin Hubble yaklaşık 70 yıl önce galaksilerin temel doğasını keşfetti. 1990 lı yıllara gelindiğinde bile, galaksilerin nasıl doğduklarını, nasıl evrimleştiklerini ve evrende nasıl bir rol üstlendiklerini ancak söyleyebilmekteyiz. Neden galaksiler bu kadar gizemlidirler?

Astronomlar geçen 70 yıl boyunca galaksilerin araştırmasında büyük gelişmeler kaydettiler. Bugün büyük teleskoplar kullanılarak komşumuz Andromeda yı veya diğer galaksilerinin görüntülerini daha ayrıntılı elde edilebilmektedir. Büyük galaksileri incelemek daha kolaydır çünkü çok sayıda yıldızdan meydana gelirler. Bu tip büyük galaksilerde 1 trilyon yıldız bulunur. Galaksi içinde bulunan yıldızlar birbirlerine uyguladıkları çekim kuvvetiyle başta olmakla beraber aynen Güneş in etrafındaki yörüngelerde dönen gezegenler gibi galaksi merkezi etrafındaki yörüngelerde dolanırlar.

Gerçekten her yıldız bir galaksiye ait olup galaksi içinde bulunan büyük miktarda gazdan meydana gelmektedir. Galaksiler, evrenin temel yapı taşlarıdır. Peki bunlar nasıl meydana gelmişlerdir? Bunu yedi gizemli sorunun cevabında bulabiliriz. Bunun için önce, zaman ölçeğinde geriye giderek galaksilerin nasıl oluştuğunu ve uzayda nasıl bir dağılım gösterdiklerine bakalım. Daha sonra galaksileri tek tek inceleyip merkezlerinde neler olduğunu araştıralım. Yolculuğumuzun sonunda Galaksimizin sonunu inceleyerek, galaksilerinin doğasını bugünkü bilgilerimizle yorumlayalım.

EVREN KIRIŞIK HALDEN GALAKSİ ÜRETEN HALE NASIL GEÇTİ?

Fotoğrafta ok işareti ile görülen QSO H1821+643 numaralı kuazardır.

Kozmoloji ile uğraşan teorisyenler mükemmel bir evren modeli oluşturduklarında modelleri galaksileri içermeyebilir. Bunun nedeni, galaksilerin oluşumları hakkında çok az bilgiye sahip olmalarıdır. Büyük patlamadan sonra evrenin soğuduğu bilinir. Böyle bir durumda uzay, zamanla geçirgen bir hale gelir ve büyük patlamanın ilk zamanlarına ait ışık bu noktadan evrene yayılır. Bugün bu ışık 2.73 kelvinlik kozmik zemin ışınımı olarak görülür. Bu ilk erken ışık, büyük patlamadan 300.000 yıl sonra meydana gelmiştir. O zaman Evren bir atom çorbası halinde idi (galaksiler henüz oluşmamıştı). Patlamadan birkaç milyar yıl sonra yıldızımsı cisimler veya kuazar (QSO s) olarak bilinen cisimler meydana gelmiştir (Yukarıdaki Resim). Bugün bu cisimler evrendeki ilk galaksi büyüklüğündeki cisimler gibi görülür. Bununla birlikte, ilk kuazar oluşumu ile kozmik zemin ışınımı arasındaki zamanda ne olduğu halen bilinmemektedir. Bu çağ boyunca, evren kendisini birkaç bin kez büyütmesine karşın astronomlar bu periyottaki olayları gözlemleyemediler. İlk büyük ölçekli yapının evrende genişleyerek soğuduğu ve ilk yıldızların oluştuğu bilinmesine rağmen evrenimizin son derece önemli olan bu evresini tam olarak anlayamamaktayız.

Kozmik zemin ışınımındaki düzensiz küçük dalgalanmaların son ölçümleri, maddenin yoğunluğundaki küçük değişimlerin kozmik zemin ışımasında ortaya çıktığını gösterdi. Bu ilkel yoğunluk dalgalanmaların daha sonraları galaksi şekline dönüşmeleri tam olarak açık değildir. Üstelik bugün yıldız ve gaz olarak gözlenen parlak maddedeki çekim, bu yapıların çökmesine neden olacak kadar da yeterli değildir.

Bu yüzden büyük patlamaya ait yaygın gazdan, galaksilerin oluşumuna geçişte yeni bir şeyi açıklamak gerekir. Bu şey görünmeyen maddedir ki, astronomlar buna karanlık madde adını vermektedirler.

Günümüzde bir galaksinin oluşumu için yapılan varsayım şudur: Büyük patlama evreni yarattı ve onu yüksek sıcaklığı ile pişirdi. Bu işlem parlak madde ile karanlık madde üretilene dek sürdü. Oluşan karanlık madde, çekim kuvvetiyle uzayı buruşturdu. Evren genişlerken, bu buruşukluklar etrafındaki gazı topladı ve onu soğuttu. Soğuyan gaz da çekim kuvveti altında yıldızlara dönüştü.

GALAKSİLER NEDEN SÜPERKÜMELER İÇİNDE BİR YIĞILMA GÖSTERİRLER?

Galaksiler uzayda düzenli olarak dağılmamışlardır. Bunun böyle olduğunu bir teleskop ile ilkbahar zamanı gökyüzüne bakılarak görülebilir. Buna karşın parlak galaksi kümelerinin bulunduğu Virgo ve Canes Venatici takımyıldızlarında durum farklıdır. Yeni araştırmalar galaksi kümelerinin uzantılarının varlığını ortaya koydu. Bu da galaksilerin tabaka (sheet) ve ipliksi (filament) hallerde bulunduğunu ve bu yapılarında büyük boşluklarla çevrili olduğunu gösterdi. Bu galaktik tabakalar ve ipliksi uzantılar 100 milyon ışık yılı büyüklüğünde olup Samanyolu galaksisinin bin katı büyüklüğündedir.

Galaksilerin uzaydaki bu dağılımı, astronomları şaşırtmaktadır. Galaksiler böyle bir dağılım haline nasıl geldiler ? Tabakalar ve ipliksi yapılar galaksilerin nasıl oluştuğuna dair bir ipucu verebilir mi ? yoksa galaksiler oluştuktan sonra mı böyle bir kümeleme gösterdiler ? Durumun daha iyi anlaşılabilmesi için erken evrende titanik patlaması adı verilen bir patlama olmuşumu öne sürülerek bu patlamayla maddenin etrafında büyük boşluklar olan tabakalara ve ipliksi yapılara itildiği önerildi. Çoğu astronom bununla birlikte iyi bilinen bir kuvvet olan çekim kuvvetinin tabakaları ve ipliksi yapıları oluşturduğunu düşünmektedirler. Sayısal hesaplamalar, bunun ancak Doğanın erken evrendeki maddenin yoğunluğunda büyük ölçekli değişimler düzenleyip yapması halinde mümkün olduğunu gösteriyor. Tabakalar ve boşlukların yapısını açıklayan modellerin incelenmesiyle bu yapıların erken evrende meydana gelen bazı fiziksel olayların parmak izlerini taşıdığı görüldü.

Astronomlar tabakaların ve ipliksi yapıların daha iyi anlaşılabilmesi için büyük bir proje başlatmışlardır. Bu proje ile astronomlar bir milyar ışık yılı uzaklığına kadar bütün galaksilerin haritasını yaparak tabakaların ve ipliksi yapılar hakkında daha ayrıntılı bilgiler elde edeceklerini ummaktadırlar.

NİÇİN GALAKSİLERİN DIŞ KISIMLARI BU KADAR HIZLI DÖNMEKTEDİR?

1970 li yılların ortalarına gelindiğinde astronomlar spiral galaksilerin dönme (rotasyon) hızlarını güvenilir bir şekilde ölçebiliyorlardı; bu hız, galaksiye ait parçaların merkezleri etrafındaki dönmeleridir. Astronomların çoğunun hayret ettiği olay, galaksilerin dış bölgelerindeki maddenin beklenilenin üç katı kadar bir hızla dönmesidir. Bu ölçümleri yapmadan önce, astronomlar bir galaksinin toplam kütlesini onun içinde gözlenen yıldızlardan ve gazdan oluştuğunu kabul etmişlerdi. Bugün kabul gören görüşe göre bir galaksinin dış kısımlarının hızlı dönmesi, gene galaksinin dış kısımlarında yer alan büyük miktarda görünmeyen maddeden kaynaklanmaktadır. Gerçekten, Galaksimizde gözlediğimiz yıldızlar ve gaz, Galaksimizin parlak kütlesinin %10 unu teşkil eder. Bundan dolayı astronomlar oluşturdukları galaksi modellerinde, kullandıkları kütle parametresini daha büyük bir değerde kabul etmektedirler.

Bu fazla kütle karanlık madde biçiminde bulunur. Galaksilerin etrafındaki karanlık maddenin varlığı ilk defa 1930 lu yıllarda galaksi kümelerinin merkezlerine yakın galaksileri inceleyen astronomlar tarafından önerilmiştir. Bu bilgi 40 yıldan daha uzun bir süre akademik bir dip not olarak kalmıştır. Fakat 1990 lı yıllarda karanlık madde bir dip not olmaktan çıkmış ve Astrofiziğin en önemli bir problemi haline gelmiştir. Astronomlar evrenin %90 dan daha büyük miktarda karanlık madde içermesini pek istememektedirler.

Galaksilerde bulunan karanlık maddenin biçimi bilinmemekte olup birçok şekilde bulunabilir. Yüksek enerji astrofiziği, evrenin ilk zamanlarında çok erken evrende egzotik temel parçacıkların oluşabileceğini söylemektedir. Bunlar, proton ve nötronlardan daha ağır elementlerdi. Üretilen bu parçacıklar bugüne kadar yaşamlarını sürdürebilmişlerse, karanlık maddenin miktarına katkıları olabilir. Bu görüşe göre galaksiler, Büyük Patlama dan sonra 1 saniye içinde oluşan cisimlerdir.

Astronomların galaksilerin oluşumları için yeterli çekim kuvvetini sağlayacak karanlık maddenin biçimi hakkında bir düşünceleri daha vardır. Fizikçiler, geçen yıllarda Galaksimizde karanlık maddeyi araştırmada etkin bir yol buldular. Galaksimizin dış halosunda yer alan gökcisimleri, Macellan Bulutsularında bulunan yıldızların gözlemlerinde etkili olmaktadır. Bu görünmeyen cisimlere MACHO ( Massive Compact Halo Objects , Büyük Kütleli Yoğun Halo Cisimleri ) denmektedir. Son zamanlarda keşfedilen bu cisimler cüce yıldızlar, Jüpiter büyüklüğünde gezegenler veya içlerinde yeterli termo-nükleer reaksiyonları başlatamayacak kütleye sahip olan kahverengi cüce yıldızlar olabilir.