Bilinmeyen karanlık: Uzay

Başımızı kaldırdığımızda gördüğümüz sonsuzluk veya evren; bu kavramı tanımlamak için tek bir kelime kullanıyoruz; uzay. Peki uzay diye tanımladığımız bu ortam nasıl ortaya çıktı, nasıl bir yapısı var, neleri içerir, sınırları var mıdır?

Evrenin oluşumu hakkında en yaygın kabul gören teori; yaklaşık 13,8 milyar yıl önce çok sıcak ve yoğun tek bir noktadan başladığını temel alan Büyük Patlama (Big Bang) teorisidir.

Bilim insanları Büyük Patlamanın, isminden anlaşıldığının aksine, uzayda gerçekleşen bir patlama olmanın ötesinde uzayın tüm evrende meydana çıkması olduğunu ifade etmektedir. Evrenin varoluşuna ilişkin bulgular Büyük Patlama sonrası arta kalan ışımalar ve kozmik mikrodalgaların incelenmesiyle elde edilmektedir. Bu incelemeler neticesinde evrenin 13,8 milyar yıllık var oluş yolculuğu ortaya konmaktadır.

Büyük Patlamanın hemen sonrasında çok sıcak ve yoğun nokta olan evrenin aşırı bir hızda genişlemesi evrenin soğumasını ve yoğunluğunun azalmasını beraberinde getirmiş ve madde oluşmuştur. Büyük Patlamadan sonra ilk 380 bin yıllık sürede yoğun sıcaklık nedeniyle atomların birbirlerine çarpması toz bulutu gibi dağılmış nötron, proton ve elektron plazmalarının oluşmasına neden olmuştur.

Büyük Patlamadan yaklaşık 400 milyon yıl sonra toz bulutları birleşerek ilk yıldızları ve galaksileri oluşturmaya başlamıştır. Bizim içinde bulunduğumuz güneş sistemi de Büyük Patlamadan yaklaşık 9 milyar yıl sonra meydana gelmiş ve 4,6 milyar yaşındadır. Yapılan son araştırmalar Güneş’in, Samanyolu (Milky Way) Galaksisi içinde yer alan 100 milyardan fazla yıldızdan birisi olduğunu ve galaksimizin merkezine kabaca 25 bin ışık yılı uzaklıkta bulunduğunu göstermektedir.

Dünyaya bağlı bakış açımıza göre, uzayın çoğunlukla deniz seviyesinden yaklaşık 100 kilometre yukarıda, Kármán hattı olarak bilinen yerde başladığı düşünülür. Bu, solunacak veya ışık saçacak miktarda havanın olmadığı yükseklikteki hayali bir sınırdır. Bu irtifayı geçtikten sonra, oksijen molekülleri gökyüzünü mavi yapacak kadar bol olmadığı için mavi yerini siyaha bırakmaya başlar.

Kimse uzayın ne kadar büyük olduğunu tam olarak bilmiyor. Bu durum da uzaydaki mesafeleri ölçmek ve tanımlamak için yeni bir birimin ortaya konmasını kaçınılmaz kılıyor. Bu birim, ışığın bir yılda kat etmesi gereken mesafeyi (yaklaşık 9,46 trilyon kilometre) temsil eden ışık yılıdır. Bugün teleskoplarla evrenimizin oluşumuna kadar uzanan süreçte oluşan galaksilerin haritası çıkarılıyor. Bu, yaklaşık 13,8 milyar ışık yılı uzaklıktaki uzayı görebilmek anlamına gelir. Ancak evren genişlemeye devam ederek uzayı ölçmeyi daha da zorlaştırmaktadır.

GÖRÜNMEYEN UZAY RADYASYONU

Uzay, parlayan benekler şeklinde görünen gök cisimlerine ilave olarak farklı radyasyon biçimlerine de ev sahipliği yapmaktadır. Bu radyasyon için en çarpıcı örnek güneş rüzgârlarıdır (güneşten akan yüklü parçacıklar). Uzaydaki radyasyon zaman zaman dünyanın kutuplara yakın bölgelerinde kutup ışıkları olarak bilinen auroralara neden olur.

Güneş sisteminin dışındaki süpernovalardan (enerjisi biten yıldızın şiddetli patlaması) kaynaklanan kozmik ışınlar da diğer bir radyasyon kaynağıdır. Her ne kadar biz göremesek de kozmik ışınlar aslında bulunduğumuz her ortamda bizi çevreler. Bir bütün olarak uzay esasen, Büyük Patlamadan arta kalan radyasyon olan Kozmik Mikrodalga Arka Planı (Cosmic Microvave Background-CMB) olarak bilinen şeyle doludur. CMB, cihazlarımızın algılayabildiği en eski radyasyondur.

Bu durum aslında bizlere uzayın statik bir ortam olmadığını, meydana gelen uzay olaylarının doğrudan dünyamızı ve yörüngesindeki uzay araçlarını etkileyeceğini gösterir ve uzay havası kavramının da altında yatan olguları ifade eder.

YILDIZLAR, GEZEGENLER, ASTEROİDLER VE KUYRUKLU YILDIZLAR

Yıldızlar (güneşimiz gibi) kendi radyasyonlarını üreten devasa gaz toplarıdır. Kırmızı süper devlerden (0.3-8 güneş kütlesine ve 4.700 °C’den fazla sıcaklığa sahip bir yıldızın evriminin geç aşamaları), süpernovaların artıkları olan soğuyan beyaz cücelere (yaşamının son evresindeki soğuk yıldızlar) kadar değişik yapıda olabilirler.

Yıldız patlamaları, evrene element yaymaktadır ve demir gibi elementlerin var olma sebebidir. Bununla birlikte bu patlamalar, nötron yıldızları adı verilen inanılmaz derecede yoğun nesnelerin oluşmasını da sağlayabilir. Nötron yıldızları radyasyon darbeleri gönderirse, bunlara pulsar yıldızları denir.

Gezegenler, temel olarak kendi yer çekimi sayesinde yuvarlak hale gelecek kadar büyük ancak bir termonükleer füzyon başlatacak kadar büyük olmayan (kendi ışık kaynağı olmayan), etrafındaki gezegenimsileri temizlemiş ve içinde bulundukları sistemin yıldızından aldıkları ışığı yansıtan gök cisimleridir.

Güneş sistemimiz içindeki gezegenler için bu tanım üzerinde tüm bilim çevrelerinin tam mutabakatı yoktur. Ancak Plüton’un bir gezegen olarak kabul edilip edilemeyeceğinin tartışıldığı 2006 yılında Uluslararası Astronomi Birliği (International Astronomy Union-IAU) gezegen için bu tanımlamayı yapmıştır. Bu tanımlama ile Plüton ve benzeri küçük nesneler cüce gezegenler olarak kabul edilmiştir. Yeni Ufuklar (New Horizon) uzay aracı 2015 yılında Plüton’un yanından geçerken, Plüton’daki arazi çeşitliliği gözlemlenmiş ve bu tespit de gezegen tanımı ve Plüton’a yönelik tartışmayı yeniden başlatmıştır.

Güneş sistemi dışındaki gezegenlerin tanımı ise hala IAU tarafından kesinleştirilmemiştir. Ancak kendi sistemimizdeki tanımlamayı referans alırsak bu tanıma uyacak şekilde güneş sistemi dışındaki ilk gezegen 1992’de Pegasus Takımyıldızında bulunmuştur. O zamandan beri binlerce yabancı gezegen doğrulanmıştır. Bununla birlikte güneş sistemlerinde protoplanet adı verilen oluşum sürecini tamamlamamış gezegenler de bulunmuştur.

Asteroitler, cüce gezegen olmak için yeterince büyük olmayan kayalardır. Bilim çevrelerinde asteroitlerin, küçük boyutları nedeniyle genellikle güneş sisteminin oluşum sürecinin kalıntıları olduğu kanısı hakimdir.

Çoğu asteroit, Mars ve Jüpiter gezegenleri arasındaki bir kuşakta yoğunlaşmıştır. Ancak sistemimizde gezegenler ile etkileşime girebilecek şekilde gezegenlerin yörüngesinden geçebilen birçok asteroit de vardır.

Kuyruklu yıldızlar, güneş sistemimizde Oort Bulutu adı verilen geniş bir buz kütlesi topluluğundan kaynaklandığına inanılan nesnelerdir. Eski dönemlerde kuyruklu yıldızlar Dünya için tehlike ve yıkım ile ilişkilendirilirken, Halley Kuyruklu Yıldızı ve ilgili periyodik veya geri dönen kuyruklu yıldızların keşfi, bunların sıradan güneş sistemi fenomenleri olduğunu ortaya koymuş ve kuyruklu yıldızlara bakışı değiştirmiştir.

GALAKSİLER VE KUASARLAR

Galaksiler (gök ada) milyarlarca yıldızdan oluşan topluluklardır; galaksimiz Samanyolu bunun tipik bir örneğidir.

Yıldızlar, galaksinin merkezinin yörüngesinde döner. Bir yıldız evriminin sonuna ulaştığında, gazının çoğunu yeni nesil yıldızların kaynağı olacak şeklide yıldızlar arası ortama geri döndürebilir. Bu nedenle galaksiler, gazı yıldızlara dönüştüren ve tekrar geri getiren sistemler olarak düşünülebilir.

Güneş sistemi ile karşılaştırıldığında, galaksiler çok büyüktür. Galaksilerde yüz milyardan fazla yıldız bulunmaktadır. Bir galaksinin şekli bize, oluştuğu koşullar hakkında bilgi verir. Üç temel galaksi şekli eliptik, sarmal ve düzensiz olarak sıralanabilir.

Galaksiler, merkezlerine gömülü süper kütleli kara deliklere sahiptir. Bu kara delikler aktifse ve içine çok miktarda madde çekerse, devasa miktarda radyasyon üretir. Bu tür bir galaktik nesneye ise kuasar denir.

Bugün kuasarların, son derece enerjik çekirdeklere sahip galaksiler olduğunu biliyoruz. Böyle bir çekirdeğin yaydığı radyasyon miktarı, galaksinin geri kalanından gelen ışığı bastırır, böylece yalnızca özel gözlem teknikleri ile galaksinin geri kalanı görülebilir.

KARANLIK ENERJİ VE KARANLIK MADDE

Uzayla ilgili bir bir aydınlatılan olgular bir yana zihinlerde derin sorular oluşturan bilinmeyenler arasında iki temel konu ön plana çıkıyor: Karanlık madde ve karanlık enerji.

Bilim insanları evrenin bileşimini, yaklaşık yüzde 68 karanlık enerji, yüzde 27 karanlık madde, yüzde 5 normal madde olarak tanımlıyorlar.

1990’ların başında, evrenin genişlemesi konusunda genişlemenin ve yeniden çökmenin durdurulması için gerekli enerji yoğunluğuna sahip olunup, olunamaması konusunda iki farklı tez tartışılırken, yer çekiminin zaman geçtikçe genişlemeyi yavaşlatacağı konusunda bilim çevrelerinde kesine yakın bir kanı hakimdi. Bugüne kadar genişleme konusunda yavaşlama gözlemlenmemişti ama teorik olarak evrenin yavaşlaması gerekiyordu.

Ancak 1998 yılında Hubble Uzay Teleskobunun (Hubble Space Telescope-HST) çok uzak süpernova gözlemleri, uzun zaman önce evrenin aslında bugün olduğundan daha yavaş genişlediğini gösterdi. Yani evrenin genişlemesi herkesin düşündüğü gibi yer çekimi nedeniyle yavaşlamıyor, aksine hızlanıyordu. Teorisyenler bu duruma hala tatmin edici bir cevap bulamadı ama kavramsal bir tanımlama yaptılar; karanlık enerji.

Karanlık enerji, bilim adamlarının evrenin devam eden genişlemesinden sorumlu olduğunu düşündüğü gizemli ve bilinmeyen bir güçtür. Karanlık enerjiyi tanımlamak için ortaya konan; uzayın bir özelliği, yeni bir dinamik akışkan veya yeni bir yer çekimi teorisi olasılıkları arasında karar vermek için henüz çok erken ve bunun için ise gereken şey daha fazla ve daha iyi veri.

Karanlık enerji kavramına yönelik çalışmalarla iç içe giren karanlık madde konusunda ise bilim çevreleri elde ettikleri sonuçlar itibarıyla karanlık maddenin ne olduğundan çok ne olmadığına yönelik veriler elde ettiler.

Karanlık maddenin gerçekte ne olduğu veya mevcut tanımımıza göre madde olup olmadığı bile bilinmemektedir. Bununla birlikte, karanlık madde ışık veya enerji yaymaz ve bu nedenle doğrudan gözlemlenemezken, bilim insanları, karanlık maddenin uzaydaki maddenin büyük çoğunluğunu oluşturduğuna dair önemli kanıtlar bulmuşlardır. Karanlık madde ve karanlık enerjinin varlığına dair kapsamlı kanıtlar sağlansa da şimdiye kadar yalnızca etkileri gözlemlenebilen ve doğrudan kendisi gözlemlenemeyen karanlık madde hâlâ yeterince anlaşılmamıştır.

KARA DELİKLER

Kara delik, yer çekiminin ışığın bile dışarı çıkamayacağı kadar büyük olduğu bir yerdir. Yer çekiminin çok güçlü olması maddenin oldukça küçük bir alana sıkıştırılmasından kaynaklanmaktadır. Bu olgu ancak bir yıldız ölürken ortaya çıkabilir.

Işık dışarı çıkamadığı için insanlar kara delikleri göremezler. Bu yüzden kara deliklerin bulunması için özel donanıma sahip teleskoplar geliştirilmektedir. Bu tür özel gözlem araçları ile kara deliklere çok yakın olan yıldızların diğer yıldızlardan nasıl farklı davrandığı gözlemlenebilir.

Kara delikler büyük veya küçük olabilir. Bilim adamları, en küçük kara deliklerin sadece bir atom kadar küçük olduğunu düşünüyor.

Başka bir tür kara delik yıldız kütleli olarak adlandırılır ve kütlesi güneşin kütlesinden yirmi kat daha fazla olabilir. İçinde bulunduğumuz Samanyolu Galaksisinde bile çok sayıda yıldız kütleli kara delik olabilir.

En büyük kara deliklere süper kütleli kara delik denir. Bu kara delikler, güneşin kütlesinin 1 milyon katı kütleye sahip olabilir. Bilim adamları, her büyük galaksinin merkezinde süper kütleli bir kara delik bulunduğuna dair bazı kanıtlar bulmuşlardır. Samanyolu Galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara delik Yay A olarak adlandırılır ve yaklaşık 4 milyon güneşe eşit kütleye sahiptir.

Bilim adamları; en küçük kara deliklerin evrenin başlangıcında, yıldız kütleli karadeliklerin bir yıldızın merkezi kendi üzerine çöktüğünde, süper kütleli kara deliklerin ise içinde bulundukları galaksiyle eş zamanlı olarak oluştuğunu düşünmektedir.

Kara delikler uzayda yıldızları, ayları ve gezegenleri yiyerek dolaşmazlar. Dünya bir kara deliğin içine düşmeyecektir, çünkü güneş sistemine yeterince yakın bir kara delik yoktur.

Güneş ile aynı kütleye sahip bir kara delik Güneş’in yerini alsa bile, Dünya yine de bu kara deliğin içine düşmezdi çünkü kara delik Güneş’le aynı yer çekimine sahip olurdu ve Dünya ile diğer gezegenler, şimdi Güneş’in yörüngesinde döndükleri gibi kara deliğin yörüngesinde de dönerlerdi. Bu arada merak etmeyin, Güneş asla kara deliğe dönüşmeyecek. Çünkü Güneş bir kara delik oluşturacak kadar büyük bir yıldız değil.