AstroNotlar’dan, merhaba! Bu hafta size evrenin en antika ışınımından, kozmik ardalan ışımasından, sonrasında da başından beri sıkı takipçisi olduğumuz Betelgöz’le ilgili yeni bir gelişmeden bahsedeceğiz.
Öncelikle Kozmik mikrodalga ardalan ışıması ile başlayalım. Kozmik ardalan ışıması, bilinen en eski ışınımdır. Çünkü evrenin ilk zamanlarından günümüze kadar gelmeyi başarmıştır ve bu yüzden kalıntı ışınımı olarak da bilinir. “Cosmic Microwave Background” kelimelerinin baş harflerinden oluşan CMB kısaltması ile de sıkça karşımıza çıkmaktadır.
Bu ışınımı çıplak gözle göremeyiz ancak yeterince hassas ölçüm aletleri kullanabilirsek evrende her yönde mevcut olduğu tespit edilebilir. Evrenin ilk zamanları hakkında bilgi edinmek için oldukça önemli bir kaynaktır ve dolayısıyla da büyük patlama kuramına dair bilgiler içerir, tabii ki kuramı doğrular nitelikte bilgiler. Büyük patlama kuramı evrenin 13,8 milyar yıl önce tek ve belirsiz hacme sahip bir noktadan genişleyerek bugünkü haline geldiğini bize söyler. Bu patlamadan sonraki ilk 380.000 yıl boyunca evren çok sıcak olduğu için tüm maddeler plazma halindeydi. Çok sıcak ve yoğun olduğu için de fotonlar serbestçe hareket edemiyordu. Ancak evren genişlemeye, plazma da soğumaya başladıktan sonra evren yeterince soğuduğunda, protonlar ve elektronlar nötr hidrojen atomlarını oluşturacak şekilde birleşmeye başladılar. Bu süreçte yayılan ilk ışınım, bugün hala evrenin her yerine sinmiş, ve hassas gözlemlerle gözlemlenebilen kozmik mikrodalga arka plan ışıması olarak adlandırılmaktadır.
Bilimsel çalışmalarda genellikle yeni bir şey keşfetme süreci şu şekilde şekillenir: elinizde bir hipoteziniz vardır ve onun doğruluğunu test etmeye çalışırsınız, ama bir bakmışsınız ki günün sonunda yol sizi çok farklı bir yere getirir. Bu keşfin kaderi de tam olarak bu şekilde olmuştur. 1964 yılında, Amerika’daki Bell Laboratuvarları’nda çalışan Fizikçi Arno Penzias ve Astronom Robert Wilson, 6 metrelik bir antenle gözlemler yapmaktaydı. Amaçları ise Samanyolu Gökadası’ndan gelen zayıf mikrodalga ışınımlarını gözlemlemekti. Daha sonra deney verilerini incelerken bir türlü kurtulamadıkları, gizemli bir gürültünün farkına vardılar. Bu gizemli gürültü belirli bir zaman aralığına ait değil, gece gündüz mevcut ve gökyüzünün her yerine eşit bir şekilde yayılmış durumdaydı. Bekledikleri sesten çok daha farklı bir şeyle karşı karşıya kaldırlar ve bu gürültü beklenenden 100 kat daha şiddetliydi. Haliyle bu da olayı daha gizemli yapıyordu. Emin olmak için önce anteni yeterince temizleyememiş olabilir miyiz diye düşündüler. Antendeki güvercin pisliklerine kadar ince bir temizlik yapmalarına rağmen gürültüden kurtulamadılar. Nihayetinde bu gürültünün dalga boyunun 7,35 santimetre olduğunu tespit ediyorlar ve ışınımın Dünya’dan, Güneş’ten veya gökadamızdan gelmediğinden emin oluyorlar, çünkü bahsettiğimiz sınırlar içerisinde bu dalga boyunun yayılmasını sağlayacak herhangi bir kaynak bulunmamakta. Haliyle ne olduğunu, nereden geldiğini bir türlü anlamlandıramıyorlar. Hatta Penzias yaptığı bir açıklamada diyor ki “Bu açıklayamadığımız uğultuyu ilk keşfettiğimizde, önemini anlamadık ve evrenin kökeniyle bağlantılı olacağını asla hayal edemezdik.”
Peki bunun Büyük patlama ile ilişkisi nasıl ortaya çıkıyor? 20. yüzyılın başlarına geldiğimizde ön plana çıkan iki kuram var; Birisi “Durağan Hal Kuramı”, diğeri ise “Büyük Patlama”. Durağan Hal bizlere diyor ki madde, evrenin oluşumundan beri hep sabitti, yani yoğunluğu hiç değişmedi, artmadı veya azalmadı. Büyük Patlama ise diyor ki “Olmaz öyle şey; evren genişlerse maddenin yoğunluğunun azalması gerekir.” Maddenin yoğunluğu düşüyorsa da ilk andan itibaren şu ana kadar gelen bir ışınım olmalıdır.
Az çok aynı zamanlarda Princeton Üniversitesi’ndeki astrofizikçiler Robert Dicke, Jim Peebles ve David Wilkinson da böyle bir mikrodalga ışınımını aramak için hazırlık yapıyorlar. Ama Penzias ve Wilson zaten bunu önceden tespit etmişler. Üstelik bu ışımanın özellikleri Dicke ve ekip arkadaşları tarafından öngörülen ışınıma da tam olarak uymakta. Tabi o yıllarda insanların birbirlerinden haberdar olmaları günümüzdeki kadar kolay değil. MIT’deki bir fizik profesörü bu iki grubun birbirinden haberdar olmasını sağlıyor. Daha sonra Penzias, Dicke’yi arıyor ve onu hem antenine bakması için hem de arka plandaki gürültüyü dinlemesi için çalıştıkları laboratuvara davet ediyor. Çalışmalar incelendikten sonra hep birlikte bu ışımanın Büyük Patlama Kuramının bir imzası olduğu sonucuna varıyorlar ve böylelikle Büyük Patlama Kuramı, Durağan Hal Teorisine karşı öne geçmiş oluyor.
Soldan sağa; eşyönlü ama homojen olmayan uzay, homojen ama eşyönlü olmayan uzay, hem eşyönlü hem homojen olan uzay (Kaynak: The Estonian Teachers Programme in 2016 / Cosmology)
Evrenin şu anki sıcaklığı hakkında bir bilgimiz var mı? Elbette var. Tüm gökyüzünde sıcaklığı büyük ölçüde eşit ama bölge bölge küçük sıcaklık farklılıkları görülmektedir. Burada biraz kozmolojik ilkeye de değinmemiz gerekir. Her konuda olduğu gibi evrenle ilgili bir araştırma yaptığımızda da belirli varsayımlara ihtiyaç duyuyoruz. Kozmolojik ilke de evrenin, homojen ve eşyönlü olduğunu bizlere söyler. Evrenin homojen olması demek, büyük ölçekte baktığımız her yerde evrenin aynı olması demektir. Yani evrenin herhangi iki bölgesine baktığımızda aynı şeyleri görürüz. Eşyönlü olması demek ise yine büyük ölçekte baktığımız her doğrultuda evrenin aynı olması demektir. Yukarı da baksak, sola da baksak benzer madde dağılımı görürüz. Burada büyük ölçeklerden bahsettiğimizi unutmamak lazım, aksi halde tabii ki Dünya’dan gökada merkezine doğru baktığımızda gördüğümüz şey ile öte tarafa baktığımızda göreceklerimiz bir değildir. Dolayısıyla kozmik ardalan ışımasının da evrende büyük ölçeklerde , ufak dalgalanmalar haricinde, eş dağıldığını söyleyebiliriz.
Bu ufak dalgalanmalar da aslında bazı çalışmalar için evrenin gelişimi hakkında fikir verebilir. Hatta bu bilgilerin haritalandırılması bile var. Kozmik arka plan ışımasının ilk uzay tabanlı haritası, NASA’nın 1989’da başlatıtığı ve 1993’te sonlandırdığı Kozmik Arka Plan Gezgini (COBE) görevinden geldi. Daha ayrıntılı bir harita, Haziran 2001’de başlatılan ve 2010’da durdurulan Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası(WMAP) görevinden 2003 yılında geldi.
WMAP 2010’a göre evren (Kaynak: WMAP/NASA)
Başlangıçta, kozmik arka plan ışıması fotonlarının enerjileri şu ana göre daha yüksek olsa da evren genişledikçe enerjisi azalır ve bize ulaştığı zaman, yani yaklaşık 13,8 milyar yıl sonra, onu 2,7 K’e kadar soğumuş, düşük enerjili mikrodalga dalga boyuna denk gelecek şekilde gözlemliyoruz. Bu yüzden güncel haliyle kozmik mikrodalga arka plan ışıması çok soğuktur.
Soldaki COBE bilim ekibi tarafından üretilen mikrodalga frekanslarındaki görüntüler, sağdaki WMAP verileriyle oluşturulan bilgisayar simülasyonlarından biri (Kaynak: NASA)
Böylesi bir keşfin neden önemli olduğunu özetlersek; konuya girerken de bahsettiğimiz gibi bu kozmik ışıma Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra ortaya çıktığı için evrenin ilk zamanlarındaki madde yoğunluğu hakkında bilgi edinebilmek adına oldukça önemlidir. Hal böyle olunca da, evrenin dönemleri, gökadaların kökeni ve evrendeki büyük ölçekli yapılar hakkında da çok şey ortaya koymaktadır. Yaklaşık 13,8 milyar yıl önce Büyük Patlama’dan gelen fotonlar o zamandan beri evrende dolaşmaktadır.
İlk keşfinden bu yana da gökbilimciler; evrenin kökeni, yaşı, bileşimi, genişleme hızı ve hatta geleceği gibi konularda çalışmalar yaparken kozmik mikrodalga arka plan ışımasının verilerini kullanırlar.
Bizim günlük hayatta da kozmik ardalan ışımasıyla karşılaşmış olabileceğimiz bir yer mevcut; Televizyon ekranlarındaki karıncalar! Bir kanalı açamadığımız zaman kanal ayarlı değilse karıncalı bir görüntü oluşur. Bu görüntünün %1 ile % 3 kadar bir kısmı kozmik mikrodalga arka plan ışımasından kaynaklanmaktadır. Yani aslında ekrana baktığımızda, evrenin ilk dönemlerindeki ışımanın izlerini görüyoruz. Çok büyüleyici bir olay değil mi?
Son olarak geçtiğimiz bölümlerde de sık sık bahsi geçen, çok sevdiğimiz Betelgöz hakkında bir güncelleme de ekleyelim.
Bu yılın başlarında, Orion takımyıldızının en parlak 2. yıldızı olan Betelgöz’ün sönükleşmesiyle acaba ölüyor mu, bir süpernova gözlemleyebilecek miyiz diye heyecanlanmıştık. Kendisi de aynı zamanda bir kırmızı dev olduğu için yıldız evriminin son aşamasında olması nedeniyle akla ilk bu senaryo geldi. Fakat daha sonra Şubat aylarının başlarından itibaren parlaklığı tekrar artmaya başladı dolayısıyla Betelgöz’ün aslında pulsasyon, yani zonklama yapan bir yıldız olabileceğine dair görüşler ortaya çıktı. Kimi zaman dış katmanlarından maddeyi uzaya attığı için etrafını sarmalayan gaz ve toz bulutu, yıldızdan bize ulaşan ışık miktarının azalmasına neden oluyor. Fakat bir süre sonra sular durulunca hayat normale dönüyor ve Betelgöz yine Avcı takımyıldızının en parlak yıldızı olma ünvanına kavuşuyor. Geçen hafta The Astrophysical Journal’da yayımlanan bir makale ile Betelgöz’ün beklenmedik kararmasının büyük olasılıkla uzaya fırlattığı muazzam miktardaki malzemeden kaynaklandığı tekrar gündeme geldi. NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu tarafından yapılan gözlemler de bunu doğruluyor.
Betelgeuse’nin güney bölgesinin, 2019’un sonlarında ve 2020’nin başlarında birkaç ay boyunca birdenbire nasıl söndüğünü gösteriyor. (Kaynak: NASA, ESA ve E. Wheatley)
astronotlar.org@gmail.com e-posta adresimize konuştuğumuz içeriklere dair düşüncelerinizi belirtebilir, değinmemizi istediğiniz konuları yazabilir, bir kitap, link veya bilgi paylaşımında bulunabilirsiniz. Sosyal medya hesaplarımızı Instagram ve Twitter’dan “astro_notlar” olarak takibe almayı unutmayın! Facebook’tan vazgeçmem diyenler ise bizi AstroNotlar sayfasında bulabilirler. Gelecek hafta görüşünceye dek, gökyüzüne iyi bakın, hoşçakalın!
E-posta: astronotlar.org@gmail.com
Facebook: facebook.com/astronotlar.org
Instagram: instagram.com/astro_notlar
Twitter: twitter.com/astro_notlar
Anchor: anchor.fm/astronotlar
KAYNAKLAR VE GÖRSELLER
https://en.wikipedia.org/wiki/Discovery_of_cosmic_microwave_background_radiation
https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background
https://www.space.com/25945-cosmic-microwave-background-discovery-50th-anniversary.html
https://wmap.gsfc.nasa.gov/universe/bb_cosmo_fluct.html
https://www.space.com/33892-cosmic-microwave-background.html
https://www.space.com/20330-cosmic-microwave-background-explained-infographic.html
http://www.astronotlar.org/2020/01/19/betelgoz-19-ocak/
https://www.universetoday.com/135288/what-is-the-cosmic-microwave-background/