Kozmik Ufuklar Nelerdir? Bizden Ne Kadar Uzaktaki Bir Galaksiyi Göremeyiz?
Evren sonsuz da olsa genel olarak kabul edilen Big Bang kozmolojisine göre biz evrenin sadece bir parçasını görebiliriz; bu parçaya "Gözlemlenebilir Evren" adı verilir. Kozmolojik ufukta ne kadar uzağı görebildiğimizi açıklayan kabul görmüş üç adet tanım vardır. Bu yazının amacı da bu üç farklı tanımı çok da teknik olmayan yollarla anlatmak olacaktır.
Parçacık Ufku (Gözlemlenebilir Evrenin Sınırı)
Uzaktaki bir galaksiye baktığımız zaman, onun ışığının bize ulaşması milyonlarca (belki de milyarlarca) yıl sürer. Eğer kozmolojik ölçekte bir metre inşa edebilseydik, Dünya ile uzaktaki galaksiler arasındaki mesafeyi nicel olarak ölçebilirdik. Bu da bize Dünya ve galaksi arasındaki o anki mesafeyi verirdi. ("O anki" mesafe denmesinin sebebi, Evrenimizin genişlemesi ve birbirlerine yer çekimi ile bağlı olmayan iki cisim arasındaki mesafenin zamanla artmasıdır.)
Aşağıdaki örnekte, 300 milyon yıl önce başka bir galaksiden Dünya'mıza doğru yola çıkan bir fotonun yola çıktığı anda Dünya ile arasındaki mesafe 294 milyon ışık yılıdır. Ancak Dünya, foton bize ulaşana kadar sürekli fotondan uzaklaşmaktadır. Yani bu foton Dünya'ya ulaşmak için aslında 300 milyon ışık yılı yol almıştır. Foton bize ulaştığında ise Dünya ve galaksi arasındaki o anki mesafe 306 milyon ışık yılı olacaktır.
Parçacık ufku, teorik olarak belirli bir anda görebileceğimiz maksimum mesafeyi ifade etmektedir. Dünya merkezli, 46.5 milyar ışık yılı yarıçapı olan bir küre şeklindedir. Uzaktaki bir cisme baktığımızda zamanda geriye bakmış oluruz ve parçacık ufkundaki bir nesneden yola çıkan ışık Evrenin oluşumunda yola çıkıp Evrenin yaşı boyunca bize doğru yolculuk etmektedir.
Bugün gözlemlediğimiz tüm nesneler gözlemlenebilir Evren'in sınırlarını oluşturan parçacık ufkunun içerisinde yer almaktadır. Eğer bir nesne parçacık ufkunun ötesinde yer alıyorsa Evren, o nesnenin ışığını bize ulaştırabilecek kadar yaşlı değildir.
Big Bang'in sıfır noktasında parçacık ufkunun yarıçapı da sıfır olmalı ve Evren'in yaşıyla birlikte parçacık ufkunun yarıçapı da artmalıdır. Bunun iki sebebi vardır:
- Evren'in yaşı arttıkça ışık bize ulaşana kadar daha uzun mesafeleri dolaşabilir.
- Parçacık ufku belirli bir anda bizim görebildiğimiz en uzak mesafedir ve Evren'in genişlemesiyle iki cismin arasındaki mesafe de artacaktır.
Ancak aslında, parçacık ufkuna kadar olan her şeyi tamamen göremeyiz. Çünkü Evren'in erken zamanları atomların var olabilmesi için çok sıcaktı. O sırada Evren, pozitif yüklü hidrojen ve helyum iyonları ve negatif yüklü elektronlardan oluşan plazma içeriyordu. Işığın da bir çeşidi olduğu elektromanyetik radyasyon, plazmadan geçemiyordu. Görebildiğimiz en eski radyasyon olan Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işıması, Evren 400.000 yaşındayken atomların var olabileceği kadar soğumasından sonra oluşmuştu. Şu an gözlemlediğimiz Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işıması, o tarihten itibaren küresel bir noktadan bize doğru yol almaktadır. Aradaki mesafe ise Dünya'dan yaklaşık 46 milyar ışık yılı ötededir.
Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.
Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.
Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.
Olay Ufku ve Hubble Küresi
Daha önce de bahsedildiği gibi Evren genişlemektedir. Yani bizden uzakta olan bir nesne bizden daha da hızlı bir şekilde uzaklaşmaktadır. Resesyonel hız ve galaksinin bizez olan mesafesi arasında net bir ilişki vardır. Bu ilişki Hubble Yasası olarak bilinmekte ve aşağıdaki gibi formüle edilmektedir:
v=H0Dv = H_0D
Burada vv bizden uzaklaşan nesnenin hızı, DD nesnenin uzaklığı ve H0H_0 Hubble sabitidir. Eğer vv kilometre/saniye olarak ve DD megaparsel (1 Mpc =3.26 milyon ışık yılı olmak üzere) olarak ölçülürse o zaman H0H_0 yaklaşık olarak Mpc başına 70 km/s olur.
Hubble sabiti Evren'in tam olarak ne kadar hızlı genişlediğini ölçer. Gerçekte Hubble sabiti zamanla değişmektedir ve bu yüzden Hubble parametresi olarak adlandırılması daha doğru olur. Hubble sabiti, şu anki Hubble parametresinin değeridir; ancak sabitin değişme oranı çok küçüktür. Şu anki değerin %1 düşmesi için bile yüz milyonlarca yıl geçmesi gerekmektedir.
Hubble Yasasının her mesafede (yani geçmişteki tüm zamanlarda) geçerli olduğunu varsayarsak 4300 Mpc (14 milyar ışık yılı) mesafeden sonraki galaksiler bizden 300.000 km/s'den (yani ışık hızından) daha hızlı uzaklaşacağı için o galaksilerden yola çıkan ışık bize hiçbir zaman ulaşamayacaktır.
Hubble Küresi, Dünya merkezli 4300 Mpc yarıçapa sahip hayali bir küredir. Eğer Hubble parametresi zamanla değişmeseydi, sadece bugünkü Hubble küresinin içinde bulunan nesnelerin ışıklarını görebilirdik.
Ancak Hubble parametresi zamanla değişir ve bu da bize daha geliştirilmiş bir kavrama, "olay ufkuna" ihtiyacımız olduğunu gösterir. Olay ufku, şu an oluşacak ışığın uzak gelecekte bize ulaşabileceği en uzak mesafeyi tanımlar ve şu öncülleri sağlar:
- Eğer cisim bize olay ufkundan daha yakınsa ışığı bize ulaşacaktır.
- Eğer cisim bize olay ufkundan daha uzakta yer almaktaysa oradan yola çıkacak ışık bize hiçbir zaman ulaşamaz, yani hiçbir zaman o nesneyi göremeyiz.
Eğer Hubble parametresi zamanla değişiyor olmasaydı o zaman olay ufkumuz 14 milyar ışık yılı yarıçapa sahip bir Hubble küresi olurdu. Bunun yanında birçok kozmolojik modelde, Evren genişlese bile Hubble sabiti değeri zamanla düşmektedir. Bu da bize olay ufkunun Huble küresinden daha büyük olduğunu ve aradaki farkın da zamanla değişeceğini gösterir.
Aşağıdaki grafik bize olay ufkunun zamanla değişimini vermektedir. Şu anki Evren modelinde olay ufku gittikçe azalan miktarlarda büyüyecektir. Maksimum değerine ise 18 milyar ışık yılında varacaktır.
Teknik Notlar
Hubble yasası (v=H(t)Dv= H(t)D ) uzak mesafelerde ışık üstü hızlarda uzaklaşma ön gördüğünden, galaksinin bizden ışık üstü bir hızda uzaklaştığı sonucunu vermesini önlemek adına bazen bir tür "özel görelilik düzeltmesi" gerektiği söylenebilir, ancak bu doğru değildir.
Aslında gözlemcinin eylemsizlik çerçevesinin dışında ışık hızından daha hızlı bir hareket görmesi, özel görecelikle çelişen bir durum değildir ve genelde Evren'i bir bütün olarak tanımlarken genel görelilik yeterli olmaktadır.
Uzak galaksiler bizden ışık üstü hızlarda uzaklaşmaktadır. Bu da onların ışığının bize asla ulaşamayacağı anlamına gelir. Ayrıca galaksiler bulundukları yerde kendilerine göre sabit oldukları için kendi eylemsizlik çerçeveleri özel görecelikle daha iyi açıklanmaktadır.
İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.Soru & Cevap Platformuna Git
- 3
- 2
- 2
- 1
- 1
- 1
- 1
- 1
- 1
- 1
- 1
- 1
- T.A. Davis, et al. Expanding Confusion: Common Misconceptions Of Cosmological Horizons And The Superluminal Expansion Of The Universe. Alındığı Tarih: 30 Nisan 2021. Alındığı Yer: Arvix | Arşiv Bağlantısı
- Explaining Science. Event Horizon More Details. (15 Ağustos 2022). Alındığı Tarih: 8 Ekim 2023. Alındığı Yer: Explaining Science | Arşiv Bağlantısı
- T. M. Davis, et al. (2003). Expanding Confusion: Common Misconceptions Of Cosmological Horizons And The Superluminal Expansion Of The Universe. Cambridge University Press (CUP), sf: 97-109. doi: 10.1071/AS03040. | Arşiv Bağlantısı
- V. A. S. Hurley. Distances In Cosmology. (13 Mart 2021). Alındığı Tarih: 8 Ekim 2023. Alındığı Yer: Explaining Science | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 02/12/2023 19:12:19 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/15337
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
This work is an exact translation of the article originally published in Explaining Science. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.