Bilinen En Uzak Gök Ada Hangisi?
Doç. Dr. Selçuk Topal, Bilim Genç sesli yayınının yeni bölümünde James Webb Uzay Teleskobu ile keşfedilen en uzak gök adalardan ve bu keşfin bilimsel öneminden bahsediyor.
Görsel Kaynak: NASA, ESA, CSA, and M. Zamani (ESA/Webb). Science: B. Robertson (UCSC), S. Tacchella (Cambridge), E. Curtis-Lake (Hertfordshire), S. Carniani (Scuola Normale Superiore), and the JADES Collaboration.
25 Aralık 2021 tarihinde uzaya gönderilen James Webb Uzay Teleskobu'nun bu zamana kadar elde ettiği görüntüler arasında, gözlenmiş en uzak gök ada adayları da yer alıyor.
Peki bilinen en uzak gök ada hangisi? Keşfedilen gök adaların özellikleri neler? Bu gök adalar evren ile ilgili neler anlatıyor? Doç. Dr. Selçuk Topal, Bilim Genç sesli yayınının yeni bölümünde bu soruları cevaplıyor.
Bilim Genç sesli yayınlarını SoundCloud, YouTube, Spotify, Google ve Apple podcast kanallarımız üzerinden dinleyebilir ve güncel içeriklerimizden anında haberdar olmak için kanallarımızı takip edebilirsiniz.
Bu sesli yayını
Seslendirme Metni:
Uzaya ve bilime meraklı dostlar merhaba! Bilim Genç sesli yayınının bu bölümünde, James Webb Uzay Teleskobu ile keşfedilen en uzak gök adalardan ve bu keşfin bilimsel öneminden bahsedeceğim.
James Webb Uzay Teleskobu Neden Önemli?
Evren hakkında bildiğimiz birçok şeyi gözden geçirmemize neden olan Webb teleskobu evrenin ilk zamanlarını, yıldız oluşumunu, Güneş sistemindeki gezegenleri ve ayrıca ötegezegen atmosferlerini her geçen gün daha iyi anlamamızı sağlıyor.
James Webb Uzay Teleskobu’nun Elde Ettiği İlk Görüntüler Ne Zaman Yayınlandı?
25 Aralık 2021 tarihinde uzaya gönderilen Webb teleskobu elde ettiği ilk görüntüleri 12 Temmuz 2022 tarihinde yayınlamıştı. O görseller hakkında bir sesli yayın yapmıştık. O günden bugüne birçok keşfe daha imza atan teleskop durmaksızın çalışmaya devam ediyor. Evrenin derinliklerine bakan teleskop yeni bir rekora daha imza attı ve bugüne kadar gözlenebilmiş en uzak gök adaları keşfetti. Bu keşif evrendeki ilk gök adaların ne zaman oluştuğu hakkında beklenmedik bazı bilgiler veriyor. Şimdi gelin bu keşfin detaylarını öğrenelim.
Bilinen En Uzak Gök Adalar Hangileri?
Webb teleskobu şimdiye kadar birçok derin uzay görüntüsü elde etti. Bu görüntülerden bazılarında bugüne kadar gözlenmiş en uzak gök ada adayları var. Örneğin Abell 2744 isimli gök ada kümesi doğrultusunda elde edilen görüntüde buna benzer gök adaların olduğu geçenlerde açıklanmıştı. Bu gök adaların uzaklığını doğrulayabilmek için tayf analiz işlemi uygulanıyor. Başka bir derin uzay araştırması kapsamında ise Hubble Uzay Teleskobu tarafından 2003 yılında başlatılan ve 6 aylık gözlem sonucunda elde edilen derin uzay görüntüsünün olduğu bölge ve o bölgeye yakın başka bölgeler inceleniyor. Bu sayede Hubble teleskobu ile görülemeyen gök adaların görüntülenebilmesi hedefleniyor. Bu araştırma kapsamında Webb teleskobunun elde ettiği görüntülerden birinde, evrenin çok erken zamanlarında oluştuğu düşünülen bazı gök adalar keşfedilmişti.
Keşfedilen Gök Ada Adaylarının Uzaklıkları Nasıl Doğrulandı?
Tayf analizi yöntemiyle o gök adaların uzaklıkları ilk kez doğrulandı. Bir ışık kaynağının tayfından uzaklık nasıl belirleniyor birazdan bahsedeceğim. Uzaklığı doğrulanan gök adalar içinde en uzak olanı Büyük Patlama’dan sadece 330 milyon yıl sonrasına tarihlendi. Evrenin genişlemesini dikkate alırsak şu an o gök adanın bizden uzaklığı yaklaşık 33,5 milyar ışık yılıdır. Bu nedenle o gök ada sadece bugüne kadar gözlenebilmiş en uzak gök ada değil, aynı zamanda belirlenmiş en yaşlı gök adalardan biridir. Ancak Webb teleskobu ile alınan ışık o gök adanın yaklaşık 13,5 milyar yıl önceki geçmişine yani gök adanın henüz birkaç yüz milyon yaşındaki hâline aittir. Yani Webb teleskobu ile gördüğümüz şey gök adanın bebeklik hâlidir. Eğer Büyük Patlama 13,8 milyar yıl önce gerçekleşmişse ve o gök adanın Büyük Patlamadan 330 milyon yıl sonrasına ait görüntüsü bize henüz ulaşmışsa, bu, şu anlama gelir: Webb teleskobu tarafından belirlenen o gök adanın ışığı, sürekli genişleyen evren içinde, yaklaşık 13,5 milyar yıl boyunca yolculuk etmiş ve onca yıldan sonra nihayet, uzaydaki en büyük teleskop James Webb’in aynasına ulaşmıştır.
Evrenin belki de ilk gök adalarının görüntülenmiş olması bu keşfi çok önemli kılıyor. Ancak keşfi daha da önemli yapan başka sonuçlar var. Bu önemli sonuçlardan bahsetmeden önce Büyük Patlama teorisine göre ilk gök adaların ne zaman oluştuğu ve ilk yıldızların hangi elementleri içerdiği konusunda bazı bilgiler vermem gerekiyor. Büyük Patlama teorisine göre evren henüz ortalama 250 ile 300 milyon arasında bir yaşta iken ilk gök adaların oluştuğu düşünülmektedir. Bu teoriye göre “evrenin ilk ışığı” olarak adlandırılan Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işınımı ile ilk yıldızların ve gök adaların oluştuğu zaman arasında geçen ve Karanlık Çağ denilen bir dönem bulunuyor.
Karanlık Çağ Nedir?
Karanlık Çağ hiçbir yıldızın veya gök adanın henüz oluşmadığı bir dönemdi. Büyük Patlama kozmolojisine göre Karanlık Çağ birkaç yüz milyon yıl sürmüş olabilir. Ancak Webb teleskobu ile görüntülenen en uzak gök adaların gelişimine ve fiziksel özelliklerine bakıldığında ilk gök adaların evren henüz 100 milyon yaşında iken oluştuğu düşünülmeye başlandı. Bir başka ifadeyle, Karanlık Çağ umulandan çok daha kısa sürmüş olabilir.
Evrenin çok erken zamanlarında oluşmuş ve bizden bugün çok daha uzakta olan öncül gök adaların, bize çok daha yakın olan günümüz gök adalarından daha küçük olduğunu düşünüyoruz. Ayrıca bu öncül gök adaların bize daha yakın olan gök adalarda gördüğümüz belirgin şekillere sahip olmaması bekleniyor. Günümüz gök adalarının genel özelliklerini Evrenin Devleri Gök Adalar isimli sesli yayınımızda bulabilirsiniz.
Keşfedilen Gök Adaların Özellikleri Neler?
Webb teleskobu ile görüntülenen gök adaların beklenenden çok daha parlak olduğu anlaşıldı. Ayrıca bazı gök adaların, evrenin bu kadar erken zamanında bile disk yapısına sahip olabileceği kanıtlanmış oldu. Diğer yandan, gök adaların milyarlarca yıldızdan oluşan sistemler olduğu düşünülürse, elde edilen gök ada görüntüleri aynı zamanda evrenin ilk yıldızlarının ışığını da içeriyor olmalı.
Keşfedilen Gök Adalar, Evren ile İlgili Neler Anlatıyor?
Evrende oluşan ilk yıldızların yapısı ile ilgili bazı teoriler var. Evrende oluşan ilk elementlerin hidrojen, helyum ve çok az miktarlarda lityum ve berilyum olduğunu düşünüyoruz. O günden bugüne en bol bulunan element hidrojendi. Bugün yapılan gözlemler de bunu doğruluyor. Yani evrenin ilk yıldızları neredeyse tamamen hidrojenden ve bir miktar da helyumdan oluşmuş olmalı. Ayrıca ilk yıldızlar muhtemelen çok büyük bir kütleye sahipti.
Astronomlar hidrojen ve helyum dışındaki her elementi metal olarak sınıflandırır. En bilindik metal kanımızda da bulunan demirdir. Demir ve demirden daha hafif elementler, yıldızların yüksek basınç ve sıcaklığa sahip merkezinde üretilir. Daha ağır elementler ise dev yıldızlar süpernova patlaması geçirirken oluşur. Bu da demek oluyor ki evrendeki ilk ağır elementlerin oluşması için ilk yıldızların ölmesi veya o yıldızların merkezlerinde ve süpernova patlaması esnasında ürettikleri ağır elementleri uzaya saçmaları gerekiyordu. Uzaya saçılan o ağır elementler yeni yıldızlar oluşturacak molekül bulutlarının malzemesine karıştı. Bu sayede yeni yıldızlar ve o yıldızlardan sonra da yeni kuşak başka yıldızlar oluştu. Evrende kabaca bu şekilde bir yıldız üretim çevrimi vardır.
İşte bu nedenle, evrende oluşan ilk yıldızların hiç ağır element içermemesini yani hidrojen ve helyum dışında bir şey içermemesini bekliyoruz. Eğer evrenin erken zamanlarında oluştuğu düşünülen ilk gök adaların ışığı bunu doğrularsa evrenin ilk zamanlarındaki element bolluğunun Büyük Patlama teorisinin önerdiği gibi olduğu kanıtlanmış olacak. Ancak hiç ağır element içermeyen bir yıldız henüz keşfedilmedi. Eğer bu başarılırsa hiç şüphe yok ki çok büyük bir keşif olacak.
Evrenin derinliklerindeki gök adaların uzaklığının belirlenmesi için uygulanan tayf analizi yönteminden bahsedeceğimi söylemiştim. Şimdi gelin konuyu biraz açalım.
Tayf Analizi Yöntemi Nedir?
Tayf denilince bir ışığı oluşturan renkleri düşünebilirsiniz. Sanırım buna en güzel örnek gökkuşağıdır. Her renk bir dalga boyuna karşılık gelir. Kırmızı renk büyük dalga boyuna sahipken mavi daha küçük bir dalga boyuna sahiptir. Işığın dalga boyu derken denizdeki dalgaları düşünmenizde bir sakınca yoktur. Maviden kırmızıya gittikçe dalga boyu artar ancak enerji azalır.
Astronomide uzaklık belirlemek kolay bir iş değildir. Nesne ne kadar uzakta ise onun uzaklığını belirlemek o kadar zorlaşır. Bu nedenle farklı etkenleri dikkate almanız gerekir. Evrende daha da uzaklara baktıkça evrenin genişlemesi baskın hâle geleceği için gözlem verisini analiz ederken bu etkiyi dikkate almanız gerekecektir. Evrenin genişlemesi ışığın olduğundan daha kırmızı görünmesine neden olur. Sizden uzaklaşan bir ambulansın ses şiddetinin giderek azalmasına benzer olarak bizden çok daha uzaktaki gök adaların ışığı da giderek sönükleşir yani daha uzun dalga boylarına kayar. Bir gök adada bazı elementlerin ışığını gözlediğinizi düşünelim. Eğer o elementlerin ışınım yaptığı orijinal dalga boyunun ne kadar kırmızıya kaydığını bilirseniz, evrenin genişlemesini de göz önünde bulundurup, o gök adanın sizden ne kadar uzakta olduğunu da hesaplayabilirsiniz. Webb teleskobu ile keşfedilen en uzak gök adaların ışığı işte bu şekilde analiz edildi ve uzaklıkları duyarlı bir şekilde doğrulanmış oldu.
Webb teleskobu evrenin erken zamanlarını araştırabilmemiz için bize harika bir fırsat veriyor. Evrenin erken zamanlarından bugüne kadar oluşan gök adalar gözlenebilirse, ilk gök adalardan bugünün gök adalarına değişimin nasıl olduğu da anlaşılabilir. Unutmayın. Bulunduğumuz yerden evrenin derinliklerine bakınca evrenin geçmişini görüyoruz. Ancak eğer evrenin en uzak köşesine anında gidip oradan kendi gök adamız Samanyolu’na bakma fırsatımız olsaydı Samanyolu’nun bebeklik hâlini görebilecektik. Bunu teknik olarak yapamayız. Ancak daha uzaklara baktıkça aslında Samanyolu’nun geçmişine bakmış oluyoruz. Teleskoplar işte bu nedenle birer zaman makinesi gibidir. Zamanda geçmişe gitmek imkânsız gibi görünüyor. Ancak büyük teleskoplarla geçmişin ışığını yakalayabiliriz.
James Webb Uzay Teleskobu, Güneş Sistemindeki Hangi Gök Cisimlerini Gözlemledi?
Webb teleskobu sadece evrenin derinliklerini gözlemiyor. Güneş sistemi içerisindeki nesneleri de gözlüyor. Mars, Uranüs, Neptün ve Satürn’ün uydusu Titan, Webb teleskobu ile ilk kez gözlendi. Bu sayede bu gök cisimlerinin hiç olmadığı kadar detaylı kızılöte görüntüleri elde edilmiş oldu. Bu görüntüler hakkında başka bir sesli yayında sohbet edeceğiz.
Bilim Genç Sesli yayınlarının bir bölümünün daha sonuna geldik. Bu bölümde en büyük uzay teleskobu James Webb’in yaptığı son keşif hakkında konuştum. Bugüne kadar belirlenmiş en uzak gök adadan ve bu keşfin kozmoloji açısından öneminden bahsettim. Bilim Genç sesli yayınlarının bir sonraki bölümünde etrafımızı saran evreni keşfetmeye devam edeceğiz. Şimdilik hoşça kalın!
Kaynak
Hazırlayan ve Seslendiren Hakkında:
Doç. Dr. Selçuk Topal
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fizik Bölümü
Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Anabilim Dalı
