Galaksiler neden farklı şekillerde?

Kanca

2007 yazında İngiltere'deki gökbilimciler, internete bir çağrı yaptı: "Galaksileri sınıflandırmamıza yardım eder misiniz?" Yüz binlerce galaksinin fotoğrafı ellerindeydi ve hepsine tek tek bakmaya zamanları yetmiyordu. Birkaç gün içinde binlerce gönüllü koştu. Chris Lintott ve arkadaşlarının 2008'de yayımladığı ilk sonuçlara göre yaklaşık yüz bin kişi, neredeyse bir milyon galaksiyi kırk milyondan fazla kez sınıflandırdı.

Bu gönüllüler, bir soru soruyordu: bu galaksi sarmal mı, yoksa yuvarlak bir yıldız topu mu? Galaksilerin de bir soy ağacı var. Biçimleri, onların ne tür yıldızlar taşıdığını ve nasıl bir geçmiş yaşadıklarını anlatıyor.

Merkezi soru

Galaksiler hangi biçimlerde bulunur, gökbilimciler onları nasıl sınıflandırır ve bir galaksinin biçimi, onun yıldızları ve geçmişi hakkında bize ne söyler?

Anlatım

Hubble'ın sınıflandırması

Ders 9.8'de Edwin Hubble'ın Andromeda'nın ayrı bir galaksi olduğunu kanıtladığını görmüştük. Bu keşiften sonra Hubble, gökyüzündeki öteki "bulutsuların" da uzak galaksiler olduğunu anladı ve 1926'da onları biçimlerine göre sınıflandıran bir düzen önerdi. Bu düzen, bazı değişikliklerle bugün de kullanılıyor. Hubble, sınıflarını bir diyapazonu, yani müzikçilerin kullandığı iki kollu akort çatalını andıran bir çizimde gösterdi. Bu yüzden ona "ayar çatalı diyagramı" (tuning fork diagram) denir.

Çatalın sapında eliptik galaksiler, iki kolunda ise sarmal galaksiler yer alır: bir kolda sıradan sarmallar, öbüründe merkezinden bir yıldız çubuğu geçen çubuklu sarmallar. Bu ana sınıfların dışında kalan, belirli bir biçimi olmayan galaksilere düzensiz galaksi denir.

Sarmal galaksiler

Sarmal galaksiler, galaksi dünyasının en tanıdık yüzleridir. OpenStax'ın özetiyle, bir merkez şişkinliği, bir hale, bir disk ve sarmal kollardan oluşurlar. Kollar, parlak gaz bulutsuları ve sıcak, genç yıldızlarla doludur; bu yüzden sarmal galaksilerin diskleri mavimsi görünür. Diskleri genellikle tozludur; bu toz, galaksiyi kenardan gördüğümüzde diskin ortasında koyu bir şerit olarak belirir.

Sarmallar, gazı ve tozu hâlâ bol olan, yeni yıldız doğurmayı sürdüren galaksilerdir. OpenStax'a göre yakındaki sarmal galaksilerin yaklaşık üçte ikisinin merkezinde, kutu ya da fıstık biçimli bir yıldız çubuğu bulunur. Samanyolu da, Ders 13.1'deki haritanın gösterdiği gibi, böyle çubuklu bir sarmaldır. Komşumuz Andromeda ise, çubuğu çok daha belirsiz, büyük bir sarmal galaksidir.

Eliptik galaksiler

Eliptik galaksiler, küreyi ya da yumurtayı andıran dev yıldız topluluklarıdır. OpenStax'a göre neredeyse tamamen yaşlı yıldızlardan oluşurlar ve ışıklarına yaşlı, kızılımsı yıldızlar egemendir. İçlerinde toz ve parlak gaz bulutsuları pek görülmez; yeni yıldız doğurmak için gerekli soğuk gaz büyük ölçüde tükenmiştir.

Eliptik galaksilerde yıldızlar düzenli bir disk içinde dönmez; bir arı kovanının çevresindeki arılar gibi, her yönde, farklı açılarda yörüngelerde dolanır. Boyutları çok geniş bir aralıktadır. Galaksi kümelerinin merkezlerinde bulunan dev eliptikler, bilinen en büyük galaksiler arasındadır; OpenStax'a göre bunlar Güneş'in yüz milyar katı parlaklığa ulaşabilir. Öbür uçta ise sönük cüce eliptikler vardır; OpenStax, bunların belki de evrendeki en yaygın galaksi türü olduğunu belirtiyor. Ama o kadar sönüktürler ki ancak yakınımızdakileri görebiliriz.

Sarmallar ile eliptikler arasında bir de mercek biçimli galaksiler bulunur. Bunlar sarmallar gibi bir diske ve şişkinliğe sahiptir, ama kolları yoktur ve gazları azdır.

Düzensiz galaksiler

Bazı galaksiler hiçbir kalıba uymaz. Düzensiz galaksiler genellikle küçüktür, gaz ve tozla doludur ve hızla yıldız doğurur. OpenStax'a göre en iyi bilinen iki örneği, güney gökyüzünde çıplak gözle görülebilen Büyük ve Küçük Macellan Bulutları'dır. Samanyolu'nun bu iki uydu galaksisi, yakın geçmişte galaksimizle ve birbirleriyle yaşadıkları kütleçekimsel itişmeler yüzünden biçimlerini kaybetmiştir.

Biçim neyi anlatır?

Galaksilerin biçimi ile yıldızları arasında güçlü bir bağ vardır. Sarmallar mavidir, gazlıdır ve yıldız doğurur; eliptikler kırmızıdır, gazsızdır ve yaşlıdır. Bu, biçimin bir galaksinin tarihinin izi olduğunu gösterir.

Bir gaz bulutu dönerken çökerse, Ders 10.1'deki Güneş Sistemi örneğinde olduğu gibi yassı bir diske dönüşür. Sarmal galaksilerin diskleri de böyle, dönen gazdan oluşur. Eliptik galaksilerin düzensiz yörüngeleri ise çoğunlukla bir çarpışmanın izidir. İki disk galaksi çarpışıp birleştiğinde, yıldızların düzenli dönüşü bozulur ve her yöne dağılan yörüngelerle yuvarlak bir yıldız topu ortaya çıkar. Çarpışma sırasında gaz da ya hızla tüketilir ya da ısınıp dağılır; geriye yeni yıldız doğuramayan, yaşlanan bir galaksi kalır.

Bu yüzden galaksilerin biçimi durağan değildir. Bir galaksi hayatı boyunca komşularıyla etkileşir, gaz kazanır ya da kaybeder, başka galaksilerle birleşir ve biçim değiştirebilir.

Aslında…

Bir sınıflandırma, bir soy ağacı olmak zorunda değildir. Kitapları büyüklüklerine göre raflara dizmek, hangisinin önce yazıldığını söylemez.

Büyük resim

Galaksi biçimleri, evrenin büyük ölçekli tarihini okumak için bir anahtardır. Bir galaksinin ne kadar gaz taşıdığı, ne kadar yıldız doğurduğu, komşularıyla nasıl etkileştiği, hepsi biçiminde bir iz bırakır. Uzak galaksilere baktığımızda geçmişi gördüğümüz için, farklı uzaklıklardaki galaksilerin biçimlerini karşılaştırarak galaksilerin zamanla nasıl değiştiğini izleyebiliriz.

Galaxy Zoo gibi yurttaş bilimi projeleri, bu çalışmaya herkesin katılabileceğini gösterdi. Bir galaksinin fotoğrafına bakıp onun sarmal mı eliptik mi olduğuna karar vermek, bilgisayarlara bile zor gelen bir iştir; ama insan gözü bunu çok iyi yapar.

Özet

1. Hubble 1926'da galaksileri biçimlerine göre sınıflandırdı: eliptik, sarmal ve çubuklu sarmal galaksiler ayar çatalı diyagramında, bunlara uymayanlar düzensiz galaksiler olarak yer alır.
2. Sarmal galaksiler gaz, toz ve genç mavi yıldızlarla doludur ve yıldız doğurmaya devam eder; eliptik galaksiler ise yaşlı, kızılımsı yıldızlardan oluşur, gazları azdır ve yıldızları her yönde dolanır.
3. Biçim bir galaksinin tarihinin izidir: diskler dönen gazdan oluşur, eliptikler çoğunlukla çarpışma ve birleşmelerle doğar; ayar çatalı bir evrim sırası değil, yalnızca bir sınıflandırmadır.

Görev

Quiz

1. Hubble'ın ayar çatalı diyagramında hangi galaksi türleri yer alır?
2. Sarmal galaksilerin kolları neden mavimsi görünür?
3. Eliptik galaksiler sarmallardan hangi yönlerden farklıdır?
4. Düzensiz galaksilere bir örnek ver.
5. Ayar çatalı diyagramı galaksilerin evrim sırasını gösterir mi?

Cevaplar

1. Sapında eliptik galaksiler, iki kolunda sıradan sarmallar ve çubuklu sarmallar; bu sınıflara uymayanlar düzensiz galaksiler olarak ayrı tutulur.
2. Çünkü kollar, gaz bulutsularının içinde yeni doğan sıcak, genç ve mavi yıldızlarla doludur.
3. Eliptikler neredeyse tamamen yaşlı, kızılımsı yıldızlardan oluşur, gazları ve tozları azdır, yeni yıldız pek doğurmazlar ve yıldızları düzenli bir disk içinde değil, her yönde dolanır.
4. Büyük ve Küçük Macellan Bulutları.
5. Hayır; yalnızca biçime göre bir sınıflandırmadır. Bugünkü anlayış, disk galaksilerin birleşerek eliptiklere dönüşebileceğini gösteriyor.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Eliptik galaksilerin çoğu, galaksilerin çarpışıp birleşmesinden doğuyor. Samanyolu da tarihi boyunca yalnız kalmadı: bugün bile küçük komşu galaksileri kendine çekip parçalıyor. Galaksiler zamanla nasıl büyür ve Samanyolu bugünkü büyüklüğüne hangi komşularını yutarak ulaştı?