AstroNotlar’dan, merhaba! Bu haftaki konumuz Samanyolu. Samanyolu evrendeki milyonlarca gökadadan birisi aslında ve içinde olduğumuz için ayrıntılı olarak inceleyebildiğimiz tek gökada. Peki Samanyolu’na dair mutlaka bilmemiz gerekenler neler? ilk olarak aklımıza ne gelmeli; bununla başlayalım.
Öncelikle Samanyolu’nun çubuklu sarmal gökada sınıfına ait bir gökada olduğunu bilmemiz gerek. Böyle gökadalar, yıldızlarının çoğunluğunu disk denilen kısmında barındırır. Kendi gökadamızda bu diski, gece gökyüzünde uzanan bir yıldız bandı olarak görebiliriz. Bu yapıdan dolayı da farklı dillerde farklı şekillerde adlandırılmıştır. Örneğin; İngilizce’de ‘Milky Way’ yani ‘Süt Yolu’, Çince’de ‘Gümüş Nehir’ denir ve biz de ‘Samanyolu’ diyoruz. Aslında bir Gökada içinde bulunuyor olmamız bile çok sonraları keşfedilen bir durum. Aslında o zamanlar gökadanın ne olduğunu bilmediğimizi söylersek daha doğru olur. Gökada fikri, 18. yüzyılın başlarında ve ortalarında birbirinden bağımsız olarak iki farklı kişi tarafından ortaya atılıyor. Bunlardan birisi filozof ve bilim insanı Emanuel Swedenborg, diğeri ise İngiliz astronom Thomas Wright. Alman filozof Immanuel Kant ise Wright’ın çalışmalarını temel alarak gökadalardan “ada evrenler” olarak bahsetmiş. Diğer gökadaların varlığına ilişkin gözlemsel kanıt elde etmemizse 1912 yılını bulmuş. Hatta o zamanlar bulutsular ile gökadalar birbirine karıştırılan yapılarmış. Bulutsuların ilk dikine hız ölçümlerini yapan astronom Vesto Slipher, diğer gökadaların bizden uzaklaştığını da ilk keşfeden kişi oldu. Burada dikine hız ölçümünü ise şu şekilde ifade edebiliriz; eğer uzayda bir nesne gözlemliyorsak gözlemcinin bakış doğrultusundaki hız, dikine hız olarak tanımlanır ve bu hızın ölçümü de dikine hız ölçümü olarak ifade edilir. Böylece Slipher’ın dikine hız ölçümleri sayesinde gökadaların varlığına ilişkin ilk gözlemsel kanıt elde edilmiş oldu.
Yakın bir zamana kadar bulutsular ve gökadaların birbirine karıştırılıyor olduğunu düşünmek ilginç gerçekten. Peki şu an doğruluğunu bildiğimiz ama o zamanlar karıştırılan başka yapılar var mıydı?
Yakın zamana kadar Andromeda gibi sarmal gökadaların Samanyolu’nun bir parçası olduğu iddia ediliyordu. Edwin Hubble, Cepheidler olarak adlandırılan bir grup değişen yıldızı kullanarak ölçümler yaptığındaysa Andromeda’nın Samanyolu’nun çok dışında yer aldığını belirlemiş oldu. Bize en yakın gökada olan Andromeda, yaklaşık 2,5 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunuyor. Ayrıca Samanyolu, Andromeda dahil 30’dan fazla gökadadan oluşan yerel gökada grubunda bulunuyor.
Aklımıza gelmişken daha önce “Andromeda ve Samanyolu Buluşuyor” adlı bölümümüzde bu iki gökadanın birbiriyle etkileşiminden bahsetmiştik. Gökadaları hareketli yapılar olarak tanımlıyoruz yani, değil mi?
Kesinlikle. Zaten gökyüzündeki tüm gök cisimlerini hareketli olarak düşünürsek daha mantıklı olur. Samanyolu da sürekli değişen dinamik bir yapıya sahip.
Peki Gökadamızın yaşı, büyüklüğü ve içerdiği yıldız sayısı gibi özelliklerine de bir bakalım mı? Ayrıca bizim konumumuz gökada içerisinde nerede bulunuyor?
Yıldız miktarı konusunda farklı sayılar verilebiliyor olsa da, aslında genel olarak gökadamızın 200 milyar civarında yıldız barındırdığı hesaplanıyor. Bu yıldızlar gökadanın disk denilen kısmında bulunuyor. Biz Samanyolu’nun içinde olduğumuz için bulunduğumuz yerden baktığımızda bu yapıyı içinden, yandan görmüş oluyoruz. Eğer bu şekilde yandan değil de dışardan ve üstten bakıyor olsaydık Samanyolu’nun bir disk şeklinde olduğunu, aynı zamanda da dağınık bir gaz ve toz karışımından oluşan sarmal yapısını görebilirdik. Gökada diski ise yaklaşık 100.000 ışık yılı genişliğinde. Güneş sistemimiz Galaktik merkezden 26.000 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor. Yani Gökada merkezinden çıkan ışık bize 26.000 yılda ulaşıyor. Gökadamızın yaşının da yaklaşık 13,6 milyar yıl olduğu tahmin ediliyor.
Peki o zaman gelelim Samanyolu’nun yapısına. Gökada bileşenlerinden birisi; disk yapısı. Bu disk yapısından nedir?
Disk yapısı kendi içerisinde ikiye ayrılıyor. Bunlardan biri ince disk diğeri ise kalın disk. İnce disk, kalın disk içerisine gömülmüş halde bulunuyor. Adından da anlayabileceğimiz gibi ince disk daha dar olan. İçerisinde yıldızların yanı sıra gaz ve toz barındırıyor. Kalın disk ise daha geniş olan ve içerisinde sadece yıldız barındırıyor. Kalın disk, Gökadanın yıldız kütlesinin yaklaşık %10’unu oluşturuyor ve yaklaşık 1000 ışık yılı kalınlığında. İnce diskin kalınlığı ise yaklaşık 400 ışık yılı.
Peki bu iki disk yapısının kalınlık dışında birbirinden ne gibi farklılıkları var?
Aslında temel olarak içerdikleri yıldız popülasyonu açısından farklılık gösteriyorlar. Örneğin ince disk, genç yıldızları barındırırken kalın disk, 10 milyar yıldan daha yaşlı yıldızları barındırıyor. Mesela Güneşimiz yaklaşık 4,6 milyar yaşında ve Gökadanın ince disk kısmında bulunuyor. Bu iki disk yıldızlarının yaşları gibi metal bollukları da birbirinden farklı oluyor. İnce disk yıldızlarının metal bolluğu kalın disk yıldızlarına göre daha fazla. Benzer şekilde yıldızların hızları da farklı. Yıldızların gökada düzlemine dik olan hızları hesaplandığında kalın disk yıldızlarının ortalama olarak 20 km/s daha hızlı hareket ettiği görülüyor. Tabi tüm bu farklılıklar her iki yapının oluşum senaryolarının da birbirinden farklı olduğuna işaret ediyor. Örneğin kalın diskin gökada evriminin erken dönemlerinde oluştuğu ve daha sonra tüm yıldız oluşumunu durdurduğu düşünülüyor. Bunun yanında ince diskin daha sonra oluşmaya başladığı düşünülüyor ve bildiğimiz kadarıyla hala bu bölgede yıldız oluşmaya devam ediyor.
Peki Samanyolu’nun merkezinde ne var? Aslında Gökadamızın merkezinde süper kütleli bir kara delik olduğunu artık biliyoruz. Hatta bu karadeliğe ait fotoğraf da yakın zamanda yayınlandı ve bizim de bununla ilgili bir yayınımız var. Dinlemek isteyenlere “Kendi Karadeliğimiz” yayınını önerebiliriz.
Samanyolu’nun merkezinde süper kütleli bir kara delik var ve yayınlanan karadelik fotoğrafı da son zamanların en ilgi çekici bilim olaylarından oldu. Bu kara deliğin adı; Sagittarius A*. Aslında gökadadaki diğer her şey bunun etrafında dolanıyor. Gökada merkezinin etrafında ‘şişkin bölge’ adı verilen bir bölge var. Bu bölge oldukça karmaşık bir yapı. Bu bölgenin çok sıkı bir şekilde paketlenmiş gaz, toz ve yıldızdan oluştuğunu söyleyebiliriz. Yoğun toz barındırması nedeniyle elektromanyetik tayfın görünür bölgesinde doğrudan görüntülenemiyor. Gökada merkezinin yakın çevresi ancak elektromanyetik tayfın kızılötesi bölgesinde veya radyo bölgesinde görüntülenebilir. Yer fıstığına benzeyen şişkin bölge, 10.000 ışık yılı genişliğinde. Çoğunlukla gökada evriminin ilk aşamalarında oluşan ve sayısı yaklaşık 10 milyar olduğu düşünülen kırmızı dev yıldızları barındırıyor.
Gökada içerisindeki her şey bu kara delik etrafında dolanıyor dedik ve bu da zaten gökada merkezini oluşturuyor. Peki Gökada merkezi etrafında dolanan yıldızların hareketiyle ilgili ne söyleyebiliriz?
Kalın disk yıldızları gökada merkezi etrafında ince disk yıldızlarından yaklaşık 40 km/s daha yavaş dolanıyor. Ayrıca disk yörüngesindeki yıldızlar gökada merkezi etrafında dolanırken merkezdeki şişkin bölgeden kollar çıkıyormuş gibi görünen yapıları oluşturuyor. Bu sarmal yapıların oluşum mekanizmaları ise henüz tam olarak bilinmiyor. Kolların içinde, toz, gaz ve yıldızlar gökada diskinin diğer alanlarına göre daha yoğun bir şekilde bulunuyorlar ve sarmal kollardaki artan bu yoğunluk, yıldız oluşumunu daha fazla tetikliyor. Bu nedenle de gökada diskindeki yıldızlar merkezi şişkin bölgedekilere göre genellikle daha genç oluyorlar.
Samanyolu içerisinde konuşmadığımız başka bir bileşen kaldı mı peki?
Evet, son bir bileşen kaldı. Bu da merkezi şişkin bölge ve disk yapısının ötesinde bulunan halo. Halo’yu yaklaşık 100.000 ışık yılı yarıçapında bir küre olarak düşünebiliriz. Burada çoğunlukla küresel kümeler ve bazı yaşlı yıldızlar bulunuyor.
O zaman son bir sorumuz var. Başta da dediğimiz gibi Samanyolu, ayrıntılı olarak inceleyebildiğimiz tek gökada aslında. Böylece tek tek yıldızları ve yıldız oluşum bölgelerini inceleyebiliyoruz veya yıldızlar arası ortamın ayrıntılı çalışmalarını yapabiliyoruz. Peki gökadamızı dışarıdan göremiyor olmanın Samanyolu’nu anlamamız açısından zorlukları var mı?
Kesinlikle var. Ne yazık ki gökadamıza dışarıdan bakamıyoruz ve bu durum, Samanyolu’nun küresel özelliklerini örneğin toplam parlaklığını gözlemlemeyi zorlaştırıyor. Gökadanın yapısını ve geometrisini, örneğin sarmal kollarını, bulunduğumuz yerden tespit etmek aslında oldukça zor. Ayrıca yıldızlarası gaz ve toz nedeniyle gökadanın büyük bölümünü görmek de kolay değil. Bu parametreler diğer benzer gökadalarda daha iyi tahmin edilir. Böylece gökadamızın büyük ölçekli özelliklerini anlamak için bir bütün olarak inceleyebileceğimiz benzer gökadalarla bir karşılaştırma yapmak son derece yararlı olur. Sonuç olarak gökadaların fiziksel doğasını ve evrimlerini anlayabilmek için elde ettiğimiz Samanyolu’na ait sonuçları diğer gökadalarınkilerle birleştirerek değerlendirmemiz gerekir. Nihayetinde bu şekilde, içinde bulunduğumuz gökadayı daha iyi anlamayı umabiliriz. Araştırmalar devam ettikçe Samanyolu hakkında daha fazla bilgi edinmeye devam edeceğiz gibi görünüyor.
Kaynaklar
Schneider, P. (2006). Extragalactic astronomy and cosmology: an introduction (Vol. 146). Berlin: Springer.
https://www.space.com/19915-milky-way-galaxy.html
https://sci.esa.int/web/gaia/-/58206-anatomy-of-the-milky-way
https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/T/Thick+Disk