Evren ne kadar büyük?

Kanca

Okul bahçesinin bir köşesine bir portakal koyalım. Bu portakal Güneş olsun. Şimdi elinde Dünya'yı temsil edecek bir şey var ve onu doğru yere koyman gerekiyor. Dünya ne büyüklükte olmalı, portakaldan kaç adım uzakta durmalı?

Çoğu insan bir erik ya da ceviz seçer ve portakalın hemen yanına, bir karış öteye koyar. Doğru cevap ise bir kum tanesi ve on adım. Evrenin büyüklüğünü anlamanın en iyi yolu, onu küçültmeyi denemek. Hazırlıklı ol, çünkü model birkaç adım sonra bahçeye sığmayacak.

Merkezi soru

Dünya'dan Güneş'e, oradan en yakın yıldıza ve komşu galaksiye uzanan mesafeleri, kafamızda canlandırabileceğimiz ölçülere nasıl çevirebiliriz?

Anlatım

Neden sayılar yetmez?

Dünya ile Güneş arasındaki ortalama uzaklık yaklaşık yüz elli milyon kilometredir. Bu sayı doğru, ama bir şey söylemez. Beynimiz yüz kilometreyi, belki bin kilometreyi hayal edebilir; milyonlar ve milyarlar ise aynı büyük "çok" kelimesine dönüşür.

Bunu hissetmenin bir yolu, sayıyı tanıdık bir şeye çevirmek. Saatte yüz kilometre hızla giden bir arabayla hiç durmadan Güneş'e gitmeye kalksan yolculuk yaklaşık yüz yetmiş bir yıl sürerdi. Ama asıl işe yarayan yol, her şeyi aynı oranda küçültmek, yani ölçekli bir model kurmak.

Birinci model: Güneş bir portakal

Güneş'in çapı yaklaşık bir milyon dört yüz bin kilometre. Onu yedi santimetrelik bir portakala küçültelim. Bu modelde bir santimetre, gerçekte yaklaşık iki yüz bin kilometreye karşılık gelir.

Bu ölçekte Dünya bir kum tanesi kadardır, yarım milimetreden biraz büyük. Portakaldan yedi buçuk metre, yani aşağı yukarı on adım uzakta durur. Ay, Dünya'dan yalnızca iki santimetre ötede, gözle zor seçilen bir toz zerresidir. İnsanlığın bugüne kadar ayak bastığı en uzak yer, işte bu iki santimetre.

Güneş Sistemi'nin en büyük gezegeni Jüpiter, yaklaşık yedi milimetrelik bir nohut tanesidir. Portakaldan otuz dokuz metre uzakta durur; okul bahçesinin öbür ucuna kadar yürümen gerekir. En uzak gezegen Neptün iki buçuk milimetrelik bir boncuktur ve portakaldan iki yüz yirmi yedi metre ötededir. Artık bahçeden çıktın, iki sokak ileridesin.

Durup bak. Portakal, bir kum tanesi, bir nohut, bir boncuk ve aralarında yüzlerce metrelik boşluk. Güneş Sistemi dediğimiz şey, büyük ölçüde boşluktan oluşuyor.

En yakın yıldız nerede?

Şimdi bu modelde Güneş'ten sonraki en yakın yıldızı, Proxima Centauri'yi (okunuşu "Proksima Sentauri") yerleştirelim. Yaklaşık iki bin yirmi kilometre öteye koymamız gerekir. Portakalı okul bahçesinde bıraktıysan, Proxima'yı temsil eden ikinci bir meyveye ulaşmak için saatte yüz kilometreyle hiç durmadan yirmi saat araba sürmen gerekir.

Arada ne var? Neredeyse hiçbir şey. İki meyve arasındaki iki bin kilometrede, birkaç toz zerresi ve çok seyrek gaz dışında boşluk uzanır. Gerçek ölçekte düşünürsek, aynı arabayla Proxima'ya gitmek kırk beş milyon yıldan uzun sürerdi.

Model çöküyor

Bir adım daha atalım: Güneş'in de içinde bulunduğu galaksi, Samanyolu. NASA'ya göre Samanyolu yaklaşık yüz bin ışık yılı genişliğindedir. Işık yılı, ışığın bir yılda aldığı yoldur; bir sonraki derste bu birimi ayrıntısıyla konuşacağız.

Portakal modelinde Samanyolu'nun çapı kırk yedi milyon kilometreyi aşar. Yani Güneş'i bir portakala küçülttüğümüz modelde bile galaksimiz, gerçek Dünya ile gerçek Güneş arasındaki uzaklığın üçte birinden büyük çıkar. Bu model artık işe yaramıyor. Yeni bir küçültme gerekiyor.

İkinci model: Samanyolu bir futbol sahası

Bu kez bütün Samanyolu'nu bir futbol sahasına, yaklaşık yüz metreye sığdıralım. Bu modelde bir ışık yılı tam bir milimetredir.

Proxima Centauri, Güneş'ten dört milimetre ötededir. Sahada iki yıldız arasındaki mesafe, bir pirinç tanesinin boyu kadar. Bütün Güneş Sistemi, Neptün'ün yörüngesi de dahil, yaklaşık bir mikrometre genişliğindedir. Bu, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük, bir toz zerresinden bile küçük bir leke demek.

Sahada tek bir leke değil, yüz ile dört yüz milyar arasında yıldız var. Her biri kendi mikrometrelik bölgesinde, milimetrelerce boşlukla birbirinden ayrılmış.

En yakın büyük komşu galaksi Andromeda ise yaklaşık iki buçuk milyon ışık yılı uzaktadır. Futbol sahası modelinde bu, iki buçuk kilometre ötede duran başka bir sahadır. Andromeda'nın kendisi yaklaşık iki yüz yirmi metre genişliğinde, yani bizim sahamızdan iki kat büyük.

Neden iki model?

Tek bir modelle evreni göstermek mümkün değil. Güneş'i görecek kadar büyük bir model kurarsan galaksi sığmaz; galaksiyi sığdırırsan Güneş görünmez olur. Astronomlar da bu yüzden farklı ölçekler için farklı uzaklık birimleri kullanır; ilki ve en ünlüsü ışık yılı.

Aslında…

Bu kısaltma bir hata değil, bir zorunluluk. Ama bir resmin ölçekli olup olmadığını sormadan onu gerçek sanmak, evreni olduğundan çok daha kalabalık hayal etmemize yol açar.

Büyük resim

Ölçek duygusu, astronominin geri kalanını anlamanın temelidir. Bir uzay aracının Neptün'e yıllarca gittiğini, en yakın yıldıza ise bugünkü araçlarla on binlerce yıl süreceğini duyduğunda şaşırmazsın.

Bir de ters yönde bir ders var. Bu kadar geniş ve boş bir evrende, bir kum tanesi üzerinde yaşıyoruz. Bu gerçek bazılarına küçüklük hissi verir. Bazılarına ise tam tersine, o kum tanesini anlayabilen canlılar olmanın ne kadar olağanüstü olduğunu düşündürür.

Özet

1. Güneş bir portakal olsaydı Dünya on adım ötede bir kum tanesi, Neptün iki yüz yirmi yedi metre ötede bir boncuk olurdu.
2. Aynı modelde en yakın yıldız yaklaşık iki bin kilometre uzakta kalır; yıldızlar arasında neredeyse tamamen boşluk vardır.
3. Samanyolu bir futbol sahası olsa bütün Güneş Sistemi bir mikrometrelik bir leke, Andromeda ise iki buçuk kilometre ötede başka bir saha olurdu.

Görev

Quiz

1. Güneş yedi santimetrelik bir portakal olsaydı, Dünya ne büyüklükte olur ve ne kadar uzakta dururdu?
2. Aynı modelde Ay, Dünya'dan ne kadar uzakta olurdu?
3. Portakal modelinde en yakın yıldız Proxima Centauri yaklaşık ne kadar uzağa düşer?
4. Neden Samanyolu'nu göstermek için ikinci bir model kurmak gerekti?
5. Ders kitaplarındaki Güneş Sistemi resimleri neden ölçekli değildir?

Cevaplar

1. Yaklaşık yarım milimetrelik bir kum tanesi olur ve portakaldan yedi buçuk metre, yani on adım uzakta dururdu.
2. Yaklaşık iki santimetre uzakta olurdu.
3. Yaklaşık iki bin kilometre uzağa, arabayla hiç durmadan yirmi saatlik bir mesafeye düşer.
4. Portakal modelinde Samanyolu kırk yedi milyon kilometreden büyük çıkar; hiçbir yere sığmaz, bu yüzden daha küçük bir ölçek gerekir.
5. Gezegenleri seçilebilir büyüklükte ve hepsini aynı sayfada göstermek için mesafeler kısaltılır.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

İkinci modelde her şeyi ışık yılıyla ölçtük ve bir ışık yılını bir milimetreye indirdik. Ama bu birimin kendisi tuhaf: adında "yıl" geçiyor, oysa bir süreyi değil bir uzaklığı anlatıyor. Güneş'e baktığında gördüğün ışık, Güneş'ten kaç dakika önce çıkmıştı? Bir uzaklığı neden bir zamanla ölçeriz?