Samanyolu'nun neresindeyiz?

Kanca

Bir ormanın ortasında doğduğunu ve hiç dışarı çıkamadığını düşün. Ormanın biçimini, ne kadar büyük olduğunu, senin onun kıyısında mı ortasında mı durduğunu nasıl bilirdin? Her yöne ağaçlar uzanıyor, ağaçların arkasında başka ağaçlar görünüyor ve uzaklar sisle örtülü.

Samanyolu'yla ilişkimiz tam olarak böyle. Galaksimizin resmini hiç dışarıdan çekmedik; hiçbir uzay aracı onu tepeden görecek kadar uzağa gidemedi, hiçbir zaman da gidemeyecek. Samanyolu'nun bütün kitaplardaki o güzel sarmal çizimleri, içeriden yapılmış ölçümlerden çizilmiş haritalardır. Peki bu haritayı nasıl çizdik?

Merkezi soru

Samanyolu'nun biçimini, büyüklüğünü ve Güneş'in onun içindeki yerini, galaksinin içinden bakarak nasıl ortaya çıkardık ve bugün galaksimiz hakkında neler biliyoruz?

Anlatım

Gökyüzündeki süt şeridi

Işık kirliliğinden uzak, karanlık bir gecede gökyüzünü boydan boya geçen soluk, sütlü bir şerit görürsün. Türkçede ona Samanyolu, pek çok dilde "süt yolu" denir. 1610'da Galileo teleskopunu bu şeride çevirdiğinde onun sayısız sönük yıldızdan oluştuğunu gördü.

Bu şeridin gökyüzünü bir kuşak gibi sarması, önemli bir ipucudur. İçinde yaşadığımız yıldız sistemi yassı bir disk biçimindeyse ve biz o diskin içindeysek, diskin düzlemi boyunca baktığımızda çok sayıda yıldız, düzleme dik baktığımızda ise az sayıda yıldız görürüz. Samanyolu şeridi, galaksimizin diskinin kenardan görünüşüdür.

Herschel'in yıldız sayımı

18. yüzyılın sonunda William Herschel ve kız kardeşi Caroline Herschel, bu fikri sınamak için gökyüzünün yüzlerce bölgesinde yıldız saydı. OpenStax'ın aktardığına göre gördükleri yıldızların çoğunun gökyüzünü saran yassı bir yapıda toplandığını, sayıların bu yapı boyunca her yönde aşağı yukarı aynı olduğunu buldular. Buradan galaksinin bir disk olduğu ve Güneş'in bu diskin merkezine yakın durduğu sonucunu çıkardılar.

Disk fikri doğruydu; merkezde durduğumuz fikri ise yanlış. Herschel'in bilmediği bir şey vardı: Ders 11.2'deki yıldızlararası toz. OpenStax'a göre toz yıldız ışığını yuttuğu için Herschel ancak Güneş'e yaklaşık 6.000 ışık yılı uzaklıktaki yıldızları görebiliyordu. Sisli bir ormanda olduğu gibi, her yöne aynı mesafeye kadar görüp kendini ormanın ortasında sanmıştı.

Shapley'nin küresel kümeleri

Gerçek yerimizi 1918'de Harlow Shapley buldu. Shapley, Ders 9.7'de tanıdığımız küresel kümelere baktı. Bu dev, yaşlı yıldız toplulukları diskin içinde değil, çevresindeki geniş bir hacimde dağılmıştır; bu yüzden tozun büyük bölümünün dışında kalırlar ve çok uzaktan görülebilirler.

Shapley, kümelerin içindeki zonklayan değişen yıldızları bir cetvel gibi kullandı. OpenStax'ın anlatımıyla, bu yıldızların bilinen gerçek parlaklığını görünen parlaklıklarıyla karşılaştırarak ne kadar uzakta olduklarını hesapladı. Kümelerin yerlerini üç boyutlu bir haritaya dökünce çarpıcı bir tablo çıktı: kümeler küresel bir hacimde dağılmıştı, ama bu kürenin merkezi Güneş değil, Yay takımyıldızı yönünde çok uzaktaki bir noktaydı.

Küresel kümeler galaksinin merkezinin çevresinde toplanıyorsa, galaksinin merkezi de oradaydı. Güneş, galaksinin merkezinde değil, merkezle kenar arasında bir yerdeydi. Kopernik'in Dünya'yı Güneş Sistemi'nin merkezinden çıkarmasından yaklaşık dört yüzyıl sonra, Güneş de galaksinin merkezinden çıkarılmıştı.

Bugünkü harita

Bugün Samanyolu hakkında çok daha fazlasını biliyoruz. OpenStax'a göre galaksimiz, çapı yaklaşık 100.000 ışık yılı, kalınlığı ise yalnızca 2.000 ışık yılı kadar olan, dönen ince bir yıldız diskidir. İçinde 200 ile 400 milyar arasında yıldız bulunur. Disk, en az 150.000 ışık yılı uzaklığa kadar uzanan, çok yaşlı ve sönük yıldızlardan oluşan küresel bir halenin içindedir.

Merkezde yıldızların yoğunlaştığı bir çubuk vardır. NASA'ya göre Samanyolu'nun sarmal yapısında, bu merkez çubuğun uçlarından çıkan iki büyük kol öne çıkar; büyük kollarda genç ve yaşlı yıldızlar yoğundur, küçük kollar ise daha çok gazla doludur. Galaksimiz bu yüzden çubuklu sarmal bir galaksi olarak sınıflandırılır. Ders 11.1'de gördüğümüz 21 santimetrelik hidrojen ışıması, tozun içinden geçebildiği için bu kolların haritasının çıkarılmasında büyük rol oynadı.

Güneş, NASA'nın anlatımıyla, Yay ve Perseus kolları arasında uzanan Orion Kolu ya da Orion Mahmuzu denen küçük, kısmi bir kolun yakınında bulunur. Galaksinin merkezine olan uzaklığımız, GRAVITY adlı bir ekibin 2019'daki ölçümüne göre yaklaşık 8,2 kiloparsek, yani yaklaşık 26.700 ışık yılıdır. Bu ölçümde, galaksinin merkezindeki çok kütleli karanlık cismin çevresinde dolanan bir yıldızın yörüngesi kullanıldı.

Güneş ve bütün Güneş Sistemi, galaksinin merkezinin çevresinde saniyede iki yüz kilometreyi aşan bir hızla dolanır; tek bir turu tamamlaması iki yüz milyon yılı aşar. Dinozorların ilk ortaya çıktığı dönemden bu yana Güneş, galaksinin çevresinde aşağı yukarı bir tur attı.

Gaia: Bir milyardan fazla yıldızın haritası

Galaksinin haritasını içeriden çizmenin en güçlü aracı, Avrupa Uzay Ajansı'nın Gaia uzay aracı oldu. 2013'te fırlatılan Gaia, bir milyardan fazla yıldızın konumunu, uzaklığını ve hareketini olağanüstü bir hassaslıkla ölçtü ve 2025'te görevini tamamladı. Gaia verileri, galaksinin diskinin eğilip bükülmüş olduğunu ve geçmişte Samanyolu'na çarpıp dağılan küçük galaksilerin izlerini ortaya çıkardı.

Aslında…

Bu, astronominin tekrar tekrar öğrendiği bir derstir. Önce Dünya'nın, sonra Güneş'in evrenin merkezi olmadığını öğrendik. Galaksimizin de evrenin merkezi olmadığını ileride göreceğiz.

Büyük resim

Samanyolu'nun haritası, gökbilimcilerin sabrının ve yaratıcılığının ürünüdür. Galaksiyi dışarıdan hiç görmeden onun biçimini, büyüklüğünü ve içindeki yerimizi çıkardık. Bunun için yıldız saydık, toz perdesini aşmak için radyo dalgalarını ve kızılötesi ışığı kullandık, zonklayan yıldızlarla mesafe ölçtük ve bir milyar yıldızın hareketini izledik.

Bu harita aynı zamanda galaksimizin durağan olmadığını da gösteriyor. Yıldızlar merkezin çevresinde dolanıyor, sarmal kollar yeni yıldızlar doğuruyor, disk bükülüyor ve Samanyolu geçmişte küçük galaksileri yutmuş. Galaksimizin de bir biçimi, bir tarihi ve bir geleceği var.

Özet

1. Gökyüzündeki Samanyolu şeridi, içinde yaşadığımız yassı disk biçimli galaksinin kenardan görünüşüdür; Herschel yıldız sayarak diski buldu ama toz yüzünden kendini merkeze yakın sandı.
2. Shapley 1918'de küresel kümelerin uzaklıklarını ölçerek onların Yay yönündeki uzak bir merkezin çevresinde dağıldığını gösterdi ve Güneş'i galaksinin merkezinden çıkardı.
3. Samanyolu, çapı yaklaşık 100.000 ışık yılı, 200 ile 400 milyar yıldızlı, çubuklu sarmal bir galaksidir; Güneş, merkezden yaklaşık 26.700 ışık yılı uzakta, Orion Kolu'nun yakınında bulunur ve merkezin çevresindeki bir turunu iki yüz milyon yılı aşkın sürede tamamlar.

Görev

Quiz

1. Gökyüzündeki Samanyolu şeridi neden galaksimizin disk biçiminde olduğunu gösterir?
2. Herschel neden galaksinin merkezine yakın olduğumuzu düşündü?
3. Shapley galaksinin merkezinin yerini nasıl buldu?
4. Samanyolu'nun büyüklüğü ve biçimi nedir?
5. Güneş galaksinin neresindedir ve merkezin çevresinde bir turunu ne kadar sürede tamamlar?

Cevaplar

1. Çünkü diskin içinden, düzlemi boyunca baktığımızda çok sayıda yıldız, düzleme dik baktığımızda az sayıda yıldız görürüz; bu yüzden yıldızlar gökyüzünü saran bir şeritte toplanmış görünür.
2. Çünkü yıldızlararası toz yıldız ışığını yuttuğu için her yönde yalnızca yaklaşık 6.000 ışık yılı uzağa kadar görebiliyordu ve yıldız sayıları her yönde benzer çıktı.
3. Küresel kümelerin içindeki zonklayan değişen yıldızlarla kümelerin uzaklıklarını ölçüp üç boyutlu dağılımlarını çıkardı; kümelerin, Güneş'i değil Yay yönündeki uzak bir noktayı merkez alan bir kürede dağıldığını gördü.
4. Çapı yaklaşık 100.000 ışık yılı, kalınlığı yaklaşık 2.000 ışık yılı olan, merkezinde bir çubuk bulunan ve çevresi yaşlı yıldızlardan oluşan bir haleyle sarılı çubuklu sarmal bir disktir.
5. Merkezden yaklaşık 26.700 ışık yılı uzakta, Orion Kolu'nun yakınında bulunur; merkezin çevresindeki bir turunu iki yüz milyon yılı aşkın sürede tamamlar.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Samanyolu çubuklu bir sarmal. Ama evrendeki galaksilerin hepsi böyle değil. Bazıları dev, yuvarlak ya da yumurta biçimli yıldız toplarıdır; bazıları da belirli bir biçimi olmayan düzensiz bulutlardır. Galaksiler neden bu kadar farklı biçimlerde ve bu biçimler bir galaksinin geçmişi hakkında ne anlatır?