Gök cisimleri arasındaki mesafelerin büyüklüğü insanları her zaman hayrete düşürmüştür. Bu yazımızda uzayda mesafeleri ölçmek için kullanılan yöntemlere kısaca değineceğiz ve ardından evrenin büyüklüğünün daha iyi anlaşılmasına yardımcı olacak bazı sayısal veriler sunacağız.
Güneş Sistemindeki Mesafeleri Ölçme
Güneş Sistemi’ndeki mesafelerde kullanılan temel ölçü birimi, Dünya ile Güneş arasındaki ortalama mesafeyi ifade eden “astronomik birim”dir. (Astronomik birim AU olarak da kısaltılır.) Gezegenler arası ölçümler için temel bir referans noktası olan astronomik birim, gezegenler arası mesafelerin hesaplanmasını kolaylaştırır.
Paralaks Yöntemi
Güneş Sistemimizde gezegenler, uydular ve asteroitler gibi yakın gök cisimleri için astronomlar paralaks yöntemini kullanırlar. Bu teknik, farklı bakış açılarından gözlemlendiğinde bir nesnenin görünürdeki yer değiştirmesinden yararlanır. Paralaks açısını ölçerek ve trigonometrik ilkeleri uygulayarak, nesneye olan mesafe doğru bir şekilde belirlenebilir.
Radar
Radar menzili, güneş sistemi içindeki mesafeleri ölçmek için en etkili yöntemlerden biridir. Radyo dalgalarının bir gök cismine doğru iletilmesi ve ardından dalgaların geri dönmesi için geçen sürenin ölçülmesi esasına dayanır.
Yıldızlararası Mesafeler: Proxima Centauri ve Ötesi
Yıldızlara olan mesafelerin belirlenmesi, tahmin edileceği üzere, Güneş Sistemi’ndeki gök cisimlerine olan mesafelerin belirlenmesinden daha zordur. Bununla birlikte astronomlar bu mesafelerin kesin olarak hesaplanmasını mümkün kılan çok sayıda yöntem geliştirmişlerdir.
Trigonometrik Paralaks
Güneş Sistemi’ndeki gök cisimlerinin ölçülmesinde kullanılan yönteme benzeyen trigonometrik paralaks yöntemi, yakındaki yıldızlara olan mesafeleri ölçmek için kullanılır. Bu yöntem, Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesel hareketinin bir sonucu olarak bir yıldızın pozisyonundaki görünür kaymanın ölçülmesi esasına dayanır. Astronomlar, zaman içindeki bu kaymanın titiz bir şekilde gözlemlenmesi yoluyla ve trigonometrinin temel ilkelerini kullanarak yıldızın mesafesini tespit edebilirler.
Standart Mumlar
Astronomlar daha uzak gök cisimlerine olan mesafeleri belirlemek için standart mumlara, yani bilinen içsel parlaklığa sahip nesnelere güvenirler. Bu nesneler “standart mum” olarak adlandırılır. Standart mumlara en önemli iki örnek Sefeid değişkenleri ve Tip Ia süpernovalardır.
Titreşimli yapıları ile karakterize edilen Sefeid değişkenleri (değişken yıldızlar), parlaklıkta düzenli dalgalanmalar sergiler. Astronomlar, bu parlaklık salınımlarının periyodunu hassas bir şekilde ölçerek içsel parlaklıklarını belirleyebilir ve ardından gözlemlenen parlaklıkla karşılaştırmalar yoluyla mesafeye yönelik tahminlerde bulunabilirler.
Beyaz cüce yıldızların patlayarak yok olmasından kaynaklanan Tip Ia süpernovalar da tutarlı içsel parlaklıkları nedeniyle güvenilir standart mumlar olarak kabul edilirler. Astronomlar, Tip la süpernovaların gözlemlenen parlaklığını beklenen parlaklıklarıyla karşılaştırarak mesafelerini doğru bir şekilde tahmin edebilirler.
Spektroskopik Paralaks
Trigonometrik paralaks ölçüm aralığının ötesinde bulunan yıldızlar için spektroskopik paralaks yöntemi kullanılır.
Spektroskopik paralaks, bir yıldızın spektral tipi ile içsel parlaklığı arasındaki korelasyona dayanır. Astronomlar, bir yıldızın gözlenen rengini (spektral tip) inceleyerek ve onu içsel özelliklerine göre beklenen renkle karşılaştırarak yıldızın mesafesini tahmin edebilirler.
Galaktik Mesafeler: Samanyolu ve Ötesi
Samanyolu ve diğer galaksiler arasındaki mesafelerin ölçülmesi, astronomların karşılaştığı karmaşık ve zorlu bir uğraştır. Geniş kozmik ölçekler göz önüne alındığında bu mesafelerin doğru bir şekilde belirlenmesi, her bir mesafe ölçeğinin inceliklerini ele almak için uyarlanmış çeşitli metodolojilerin kullanılmasını gerektirir.
Kozmik Mikrodalga Arka Plan Radyasyonu
İlkel evrenden kaynaklanan kozmik mikrodalga arka plan (CMB) radyasyonu, kozmik evrimin ilk aşamaları hakkında bir bilgi hazinesini temsil eder.
Bilim insanları, CMB’deki sıcaklık değişimlerini titizlikle analiz ederek evrenin büyük ölçekli yapısını inceleyebilir ve evrenin bileşimi, evrimi ve uzamsal özellikleri hakkında önemli bilgiler elde edebilirler.
Galaktik Kırmızıya Kayma
Galaktik kırmızıya kayma araştırmaları, astronomların evrenin büyük ölçekli yapısını kapsamlı bir şekilde haritalamasına ve galaksiler arasındaki mesafeleri belirlemesine olanak tanır. Bu araştırmalar, gökyüzünün belirli bir bölgesindeki çok sayıda gökadanın kırmızıya kaymalarının sistematik ölçümlerini içerir. Astronomlar, kümelenme ve kırmızıya kayma verilerinin modellerini analiz ederek kozmik ölçekte galaksiler arasındaki dağılım ve mesafeler hakkında paha biçilmez bilgiler sağlayan üç boyutlu haritalar oluşturabilirler.
Fotoğraf: Aleš Tošovský (Wikimedia) ©️CC BY-SA 3.0
“Işık Yılı” Kavramı
Astronomlar gök cisimleri arasındaki uçsuz bucaksız mesafeyi ölçmek için genellikle ışık yılı olarak bilinen bir uzaklık birimi kullanırlar.
İlk olarak, bir ışık yılının neyi ifade ettiğini belirleyelim. Işık yılı, isminin aksine bir zaman ölçüsü değil, bir mesafe ölçüsüdür. Spesifik olarak, saniyede yaklaşık 299.792 kilometre gibi şaşırtıcı bir hızla hareket eden ışığın bir yıl içinde kat edebileceği mesafeyi temsil eder.
Bu mesafenin büyüklüğünü kavramak için, ışığın uzay boşluğunda hiçbir engele takılmadan saniyede 299.792 kilometre hızla bir yıl boyunca ilerlediğini hayal edin. Bu zaman aralığında ışık, yaklaşık 9.500.000.000.000 kilometrelik bir mesafe kat edebilir.
“Işık yılı” kavramının kullanımı astronomide vazgeçilmezdir. Işık yılı, bilim insanlarının astronomik mesafeleri anlaşılır bir şekilde tanımlamasını ve ölçmesini sağlar. Evrensel bir birim olarak iletişimi kolaylaştırır.
Mesafeleri ışık yıllarıyla ölçmenin başlıca faydalarından biri de uzun sayılara başvurmadan mesafeleri belirleyebilme potansiyelidir. Evrenin muazzam boyutları göz önüne alındığında mesafeleri yalnızca kilometre ya da mil olarak ifade etmek, son derece uzun ve pratik olmayan sayılara yol açar. Astronomlar, ışık yıllarını kullanarak astronomik mesafeleri kısa ve öz bir şekilde ifade ederek daha yönetilebilir ve kolay kavranabilir bir temsil sağlayabilirler.
Dahası, ışık yılı, astronomların uzaktaki nesnelerle zamansal bağlantılar kurmasına olanak tanır. Sınırlı ışık hızı nedeniyle astronomik olguların bize ulaşması önemli oranda zaman alır. Örneğin 50 ışık yılı uzaklıkta bulunan bir yıldıza baktığımızda teleskoplarımıza giren ışık bize ulaşmadan önce 50 yıl boyunca yol almıştır. Özünde, yıldızı 50 yıl önce göründüğü gibi algılıyoruz ve bize geçmişe bir bakış sunuyor.
Konunun daha net anlaşılması için Güneş’ten de örnek verilebilir. Güneş’in Dünya’ya uzaklığı kabaca 8 ışık dakikasına denktir. Güneşten çıkan ışığın (görüntünün) bize ulaşması, sınırlı ışık hızı nedeniyle yaklaşık 8 dakika sürmektedir. Bu da aslında Güneş’e her baktığımızda onun 8 dakika önceki hâlini görüyoruz demektir. Herhangi bir nedenle Güneş sönse, bunu 8 dakika sonra ancak fark edebiliriz.
Benzer şekilde Dünya’dan 1300 ışık yılı uzaklıkta olan biri varsa ve gelişkin teknolojik aygıtlara bize bakıyorsa şu an Göktürklerin hüküm sürdüğü bir Dünya’yı gözlüyordur. Eğer bu kişi 70 milyon ışık yılı uzakta olsaydı dinozorların hüküm sürdüğü bir Dünya görecekti.
Bu fenomen astronominin büyüleyici bir yönünü de açığa çıkarmakta. Astronomlar, çeşitli mesafelerdeki nesneleri inceleyerek evrenin dinamiklerini ve geçirdiği evrimi inceleyebilirler. Örneğin, milyarlarca ışık yılı uzaklıkta bulunan bir galaksiyi gözlemlerken, esasında galaksinin milyarlarca yıl önceki hâlini gördüğümüz için evrenin erken evrelerine yönelik fikirler edinebiliriz.
Astronomi ve Uzay Meraklıları Buraya! Şaşırtıcı Gerçeklerle Dolu 15 Soruluk Test
Bazı Gök Cisimlerinin ve Galaksilerin Dünya’ya Uzaklıkları
Bazı gök cisimlerinin ve galaksilerin Dünya’ya olan ortalama uzaklıkları aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.
| Gök Cisimleri | Kilometre |
|---|---|
| Ay | 384.400 |
| Venüs | 42.000.000 |
| Mars | 78.000.000 |
| Merkür | 92.000.000 |
| Güneş | 150.000.000 |
| Jüpiter | 629.000.000 |
| Satürn | 1.280.000.000 |
| Uranüs | 2.731.000.000 |
| Neptün | 4.485.000.000 |
Bu verilere dayanarak ve mesafelerin sabit kaldığını varsayarsak, bir Ferrari ile 300 km/s hızla seyahat ederek Ay’a 53 günde, Mars’a 30 yılda, Güneş’e 57 yılda ulaşabilirsiniz. Bu hızla Neptün’e gitmek yaklaşık 1706 yıl sürer. Ancak zamanla gezegenler arası mesafenin değişmesi nedeniyle birkaç yüzyıllık bir rötar yaşayabilirsiniz.
Ferrari yerine 1000 km/s hızla giden yolcu uçağı kullansaydınız Ay’a 16 günde, Mars’a 9 yılda, Güneş’e 17 yılda, Neptün’e ise 512 yılda ulaşırdınız.
Tüm paranızı harcadığınızı ve Apollo 10 benzeri bir uzay aracı yaptırdığınızı düşünelim. Apollo 10’un kaydettiği maksimum hız yaklaşık 40.000 km/s idi. 40.000 km/s hıza ulaşmak için geçen süreyi saymazsak, Ay’a 9,6 saatte, Mars’a 81 günde, Güneş’e 156 günde, Neptün’e ise 13 yılda ulaşabilirsiniz. Ancak bir önceki cümlede de belirttiğimiz gibi bu hesaplama, anında 40.000 km/s hıza ulaştığınız, rotanızdan hiç sapmadığınız, hızınızı düşürmediğiniz ve mesafenin sabit kaldığı varsayımına dayanarak yapılmıştır. Tamamen teorik bir senaryo, sadece hayal kuruyoruz.
| Yıldız | Işık Yılı |
|---|---|
| Alpha Centauri | 4,34 |
| Sirius | 8,6 |
| Vega | 25 |
| Arcturus | 37 |
| Aldebaran | 65 |
| Canopus | 310 |
| Betelgeuse | 550 |
| Rigel | 860 |
| Deneb | 2600 |
Güneş Sistemi’nin ötesine geçmek ve başka bir yıldıza ya da yıldız sistemine seyahat etmek isteseydik, zorluklar kuşkusuz daha da göz korkutucu bir hâle gelirdi. Bize Güneş’ten sonra en yakın yıldız olan Alpha Centauri yaklaşık 4,34 ışık yılı uzaklıktadır. Bu kabaca 41 trilyon kilometre demek. Bu mesafeler ve yukarıda belirtilen araç hızları göz önüne alındığında, Alpha Centauri’ye tatil planınız bir Ferrari ile yaklaşık 16 milyon yıl, bir yolcu uçağı ile 4,7 milyon yıl ve Apollo 10 ile 117 bin yıl sürecektir.
| Galaksi | Işık Yılı |
|---|---|
| Andromeda Galaksisi | 2.500.000 |
| Bode Galaksisi | 12.000.000 |
| Kelebek Galaksileri | 60.000.000 |
| Araba Tekeri Galaksisi | 500.000.000 |
| Komet Galaksisi | 3.200.000.000 |
| Cosmos Redshift 7 | 12.900.000.000 |
Bir sonraki adım galaksiler arası yolculuk. Aslında bu denli büyük mesafeler söz konusu olduğunda bu tür analizler son derece zor, hatta anlamsız hale geliyor. Bunun nedeni evrenin sürekli genişlemesi ve galaksiler arası mesafeler arttıkça genişleme hızının da orantılı olarak artmasıdır. Dolayısıyla Hubble sabitini referans alırsak, yukarıda bahsettiğimiz araçlarla ulaşmak istediğiniz galaksiler sizin aracınızın hızından daha hızlı uzaklaşıyor olacak ve gideceğiniz yere asla ulaşamayacaksınız. (Andromeda gibi yaklaşan galaksiler hariç). Ancak yine de merakınızı gidermek ve evrenin büyüklüğünü kavramak için şu anki mesafelerden yola çıkarak bazı hesaplamalar yapabiliriz.
Samanyolu’na en yakın majör galaksi, bizden yaklaşık 2,5 milyon ışık yılı uzaklıktaki Andromeda’dır. 2,5 milyon ışık yılı yaklaşık 23.652.000.000.000.000.000 kilometre demektir. (Yuvarlama hesapla 24 milyar kere milyar.) Bu mesafeyi bir Ferrari ile 9 trilyon yılda, bir yolcu uçağıyla 2,7 trilyon yılda, Apollo 10 ile 67,5 milyar yılda kat edebilirsiniz. 67,5 milyar yıl, evrenin yaşının neredeyse 5 katı demektir. Dahası, Andromeda’dan 5000 kat daha uzak galaksilerin varlığı bilindiğine göre varın gerisini siz hayal edin.
- Stellarium Web Online Star Map, stellarium-web.org
- List of galaxies, Wikipedia English