Galaksiler (gökadalar) ve uzaklıklarından bahsederken birden çok tanımlama söz konusu. Bu tanımlamalar galaksinin yaşı, ışığın yayıldığı zamanki uzaklığı ve gerçek uzaklığı gibi oldukça çeşitli olabiliyor. Bu da gökbilimciler arasında olmasa da, konuyla profesyonel düzeyde ilgilenmeyen kişilerde kafa karışıklığına yol açıyor.
Örneğin bilim insanları “12 milyar yaşında galaksi keşfettik” dediklerinde, o gökadanın aslında bizden henüz 2.5 milyar ışık yılı uzaktaykenki görüntüsü görmüşlerdir. Fakat evren genişlediği için, bizden henüz 2.5 milyar ışık yılı ötedeyken yaydığı ışığın bize ulaşması 12 milyar yıl sürmüştür. Yani, ışık bize ulaşabilmek için, (içinde hareket ettiği evren genişlediğinden dolayı) tam 12 milyar yıl boyunca yol almak zorunda kalmıştır.
Gökbilimciler, çok uzaklarda yer alan bir gökada keşfettiklerinde çoğunlukla onun “şu andaki” uzaklığını değil, ışığının bize ne kadar sürede ulaştığını söylerler. Böyle olunca da çoğu insan bu rakamın gökadanın bize olan şu anki gerçek uzaklığı olduğu zannına kapılır.
O zaman, 12 milyar ışık yılı mesafede olduğu dillendirilen (ya da daha düzgün ifadeyle, ışığının bize ulaşması 12 milyar yıl süren) bir gökada gerçekte şu anda bizden ne kadar uzaktadır?
Şimdi önce örnek gökada ile ilgili bilgilerimizi gözden geçirelim;
• Işık gökadadan bize ne kadar uzaktayken yola çıkmıştı: 2.5 milyar ışık yılı
• Genişleyen evrende bize ulaşması ne kadar zaman aldı: 12 milyar yıl
• Işığın ulaşması 12 milyar yıl sürmüş olsa da, şu anda ne zamanki halini görüyoruz: 12 milyar yıl önceki
• Peki ışık yola çıktığında bizden 2.5 milyar ışık yılı uzaktaki galaksi, şu anda “gerçekte” ne kadar uzaktadır: Yaklaşık 30 milyar ışık yılı.
Yani, ışığı bize 12 milyar yılda ulaşan gökada, “şu anda” bizden 30 milyar ışık yılı uzakta yer almakta. Ancak biz onun bize 2.5 milyar ışık yılı uzaktayken gönderdiği, 12 milyar yıl önceki “genç” görüntüsünü görebiliyoruz.
Yalnız, hiçbir madde ışıktan hızlı hareket edemiyorsa, bir zamanlar 2.5 milyar ışık yılı yakınımızda bulunan 12 milyar yaşındaki bir gökada bizden nasıl 30 milyar ışık yılı uzaklaşabiliyor? Işık hızında bile uzaklaşsa, şu anda en fazla 14 milyar ışık yılı uzakta olması gerekmez miydi? Üstelik evrenin yaşı bile 13.8 milyar yıl. Nasıl oluyor da 30 milyar ışık yılı öteye gitti bu galaksi?
Üzerinde biraz düşünün, sonrasında cevabı okuyun, bakalım doğru tahmin edebildiniz mi?
Aslında yazıda bu sorunun cevabı ilk paragrafta veriliyor ama, alışık olduğumuz uzaklık kavramına benzemediği için algılamak zor olabiliyor. Öncelikle şunun bilinmesi lazım: Evren genişliyor, genişleyen evrende gökada kümeleri (küme içindeki gökadalar değil, kümeler) birbirinden uzaklaşıyor. Bu da, evrende (büyük ölçeklerde) bir cismin alması gereken yol sürekli uzuyor demektir.
Burada küçük bir detay verelim: Evrende gökadalar birbirinden uzaklaşıyor derken, kastettiğimiz şey tüm gökadaların istisnasız biçimde birbirinden uzaklaşması değildir. Gökadalar evrende kümeler halinde yer alırlar ve bu kümelerde yer alan gökadalar birbirlerine kütleçekim yoluyla sıkıca bağlıdır. Dolayısıyla bir küme içindeki galaksilerin birbirinden uzaklaşması söz konusu değildir. Uzaklaşanlar, “galaksi kümeleri”dir.
Unutulmaması gereken bir nokta da, aslında gökadaların birbirinden uzağa doğru yol alıyor olmalarının söz konusu olmadığı. Peki niye uzaklaşıyorlar? Çünkü evrenin dokusu (uzay-zaman) genişliyor. Bir lastik parçasının üzerinde hareketsiz duran iki karınca düşünün. Eğer lastiği çekip uzatırsanız bu iki karınca birbirinden uzaklaştıklarını görecektir. Oysa ikisi de aslında hareket etmiyor. Sadece üzerinde durdukları lastik “uzuyor”. Bunun gibi, evrenin dokusu da genişlediğinden, gerçekte hareketsiz olsalar da galaksi kümeleri birbirinden uzaklaşıyor gibi görünür. Bu uzaklaşmanın hızı ışık hızından fazla olsa da, aslında hareket eden hiçbir cisim olmadığı için “ışık hızının aşılması” sorunu yaşanmaz.
Bu yol uzaması, yani evrenin genişlemesi o kadar büyük hızlardadır ki, kat etmeniz gereken mesafeyi normal süresinden çok daha uzun sürede bitirebilirsiniz. Buradaki örnekte, bizden 2.5 milyar ışık yılı uzaktayken ışığı yola çıkan bir galaksi verilmiş. Fakat, ışık yoldayken evren genişlemesini sürdürdüğü için, ışığının bize ulaşabilmesi 12 milyar yıl sürmüş. Bu sırada aynı galaksi ile aramızdaki mesafe 30 milyar ışık yılı olmuş. Neden? Çünkü biz o ışıktan çok büyük bir hızla uzaklaşmışız.
Buradan şu sonuca da ulaşıyoruz. Teleskoplarımız gelişip evrende daha uzaklara bakmaya başladığımızda, gördüğümüz gökadaların evrenin ilk birkaç milyar yılına ait halleriyle karşılaşıyoruz. Bu, Büyük Patlama (Big-Bang) teorisinin öngörüsüdür. Yaptığımız gözlemler de gösteriyor ki, teorinin bu öngörü büyük oranda doğru. Bizler galaksi kümelerinin ve uzaklıklarını “kırmızıya kayma” denilen bir yöntemle belirliyoruz.
Bu yönteme göre bir cisim ne kadar “hızlı uzaklaşıyorsa” evrenin o kadar uzak bir köşesindedir. Çünkü, evrende bir cisim sizden ne kadar uzaksa o kadar hızlı uzaklaşır ve dolayısıyla o kadar fazla kırmızıya kayma gösterir. Bir cismin kırmızıya kayma oranını ölçtüğünüzde, evrenin genişleme hızını belirten “Hubble Sabiti”ni kullanarak o cismin ne kadar uzakta yer aldığını hesaplayabilirsiniz. Bugün görüyoruz ki; çok uzaklardaki galaksi kümelerinin kırmızıya kayma oranı çok büyük ve bu kümeleri oluşturan gökadalar hidrojen ve helyum harici elementler açısından yakınımızdaki gökadalara göre oldukça fakirler.
Uzak galaksilerin hidrojen ve helyum dışındaki elementler bakımından fakir olması o gökadayı oluşturan yıldızların çok genç olduğunu gösterir. Çünkü bu elementler dışındaki (gökbilimde metal denilen) elementler yıldızların içinde oluşurlar ve süpernova patlamaları ile galaksilere yayılırlar. Eğer bu element miktarı düşük ise, bu galaksilerde henüz yeteri kadar süpernova patlaması gerçekleşmemiştir. Yani yıldızlar ve galaksi çok gençtir. (bkz: büyük patlama ve ilk yıldızlar)
12 milyar yıl önce evren şu an olduğundan çok daha küçüktü. 12 milyar yıl sonra da bugün olduğundan çok daha büyük olacak. Unutmayın, bir cisim ne kadar uzaksa, genişlemeye bağlı olarak bizden uzaklaşma hızı da o kadar artar. Öyle ki, yeterince uzaktaki galaksi kümelerinin uzaklaşma hızı ışık hızından bile fazladır. Bu, o galaksilerin ışıkları bize asla ulaşamayacak anlamına gelir.
Zafer Emecan