4 Kere Patlayan Yıldız >> Hubble teleskopu galaksilerin kütleçekim mercek etkisiyle aynı süpernovayı 4 kez gördü

1393867483998002017supernova1993 tarihli Bugün Aslında Dündü filmini izlediniz mi? Filmde Bill Murray’in oynadığı hava durumu sunucusu aynı günü tekrar tekrar yaşıyordu. Şimdi de astronomlar Hubble Uzay Teleskopu’nu ve Einstein’ın görelilik teorisindeki kütleçekim mercek etkisini kullanarak aynı yıldızın 4 kez patladığını gördü.

Aslında 9 milyar yıl önce patlayan ama ışığı bize ancak ulaşan eski bir yıldızdan söz ediyoruz. Öyle ki keskin gözlü Hubble bile 9 milyar ışık yılı uzaktaki bu yıldızı Evren’den yardım almadan göremez. Ancak yıldızla aramızda birkaç galaksi var ve galaksilerin muazzam kütleçekim kuvveti uzay-zamanı, dolayısıyla da yıldızdan gelen ışığı bükerek zum yapıyor.

Elbette zamanın sürekli ileriye aktığı Evrenimizde aynı olayın defalarca tekrarlanması mümkün değil, fakat Einstein’ın genel görelilik teorisinde belirttiği kütleçekim mercek etkisi yıldızın görüntüsünü büyüterek Hubble teleskopuna odaklıyor. Böylece küçük yıldızı görmemizi sağlıyor.

Aynı zamanda ışığa “balıkgözü kamera efekti” vererek yıldız görüntüsünü çoğaltıyor. Böylece biz de yıldız patlamasını (süpernova) 4 kere görüyoruz, Hubble’ın çektiği fotoğraflarda aynı süpernova dört kez görünüyor. Peki neden bu resmin 4 kopyası var? Neden 5 ya da 1000 değil?

Çünkü kütleçekim mercek etkisinin ışığı bükecek kadar güçlü olması için yıldız ışığıyla aramızda büyük kütleli gökcisimleri olması gerekiyor: örneğin kara delikler ve galaksiler. Süpernova ile aramızda 4 galaksi bulunuyor ve gökyüzündeki patlamanın sadece 4 kopyasını görüyoruz.

 

 

06supernova-articleLargePozör süpernova

Süpernovalar Evren’in en enerjik ve nadir görülen olaylarından biri. Örneğin bizim galaksimizde yüz yılda sadece 1 süpernova patlaması görülüyor. Buna da sevinmeliyiz, çünkü süpernovalar patlarken uzaya öldürücü radyasyon saçıyor (gama ışını patlamaları). Bu da gezegenimizdeki hayatı tehdit ediyor.

Samanyolu’nda çok sayıda süpernova patlamasını istemeyiz, çünkü bunlardan birinin yakınımızda gerçekleşip Dünya’da toplu soy tükenişe yol açmasını istemeyiz.

Ancak, Einstein’ın görelilik teorisi uyarınca aynı süpernovayı defalarca görmemize mani yok. Hubble da bunu yaptı ve 9 milyar ışık yılı ötedeki bir yıldız patlamasını defalarca görüntüledi.

 

 

ackermann1HRTamam güzel numara, ama esprisi ne?

Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden süpernova uzmanı Robert Kirshner, “Kütleçekim mercek etkisinin yarattığı ışık oyunlarına yabancı değiliz; bunları defalarca gördük, hatta aralarında mercek etkisiyle zum yaptığımız süpernova patlamaları da var” diyor. “Ancak ilk kez aynı patlamanın dört görüntüsünü bir arada görüyoruz.”

Bu ilginç keşfe imza atan Doç. Dr. Patrick Kelly de heyecanını gizleyemiyor: “Aynı süpernovayı şimdilik 4 kez gördük ama önümüzdeki 10 yılda başka galaksilerin mercek etkisiyle bükülen yeni ışık ışınları bize ulaşacak ve bu olayı 5. kez görmüş olacağız.” Zaten ilginç keşfin esprisi de burada:

İster resimleri yan yana görelim, ister aynı patlamayı uzun yıllar içinde defalarca görelim, görüntüler arasında zaman farkı var. Nitekim elimizdeki son Hubble fotoğrafına bakarsanız süpernovanın 1964, 1995, 2014 ve 2015 görüntülerini yan yana göreceksiniz. Fotoğrafta eskiden bize ulaşan görüntüler ve şimdi ulaşan görüntüler kütleçekim mercek etkisiyle bir arada görünüyor.

 

 

Gizli suç ortağı

Görüntüler arasındaki zaman farkı, görüntüleri büken farklı galaksilerin arasındaki mesafe farkından kaynaklanıyor. Astronomlar görüntü kopyalarının arasındaki zaman farkına bakarak hem Evren’in genişleme hızını hem de Evren’deki gizemli karanlık madde miktarını hesaplıyor.

Sonuç olarak uzun mesafelerde güçlü kütleçekim etkisi yapan karanlık madde de mercek etkisinin gizli suç ortağı olarak bize çok uzaklardan gelen ışığı büküyor:

Astronomlar farklı görüntülere yol açan galaksilerin ışığı ne kadar büktüğünü hesaplayacaklar ve böylece galaksilerin kütlesini ölçtükten sonra ışığın beklenenden daha fazla büküldüğünü görürlerse bunu karanlık maddenin yaptığı sonucuna varacaklar. Bu da Evren’deki karanlık maddenin dağılımı ve kütlesi hakkında fizikçilere bir fikir verecek.

 

 

supernova-otherEinstein yine haklı çıktı

Einstein yaşasaydı 14 Martta 136 yaşında olacaktı, ancak 2015 aynı zamanda görelilik teorisinin geliştirilmesinin 100. yıldönümü. Ben de bunu kutlamak için Popular Science Türkiye Nisan sayısında sizlere özel Einstein dosyası hazırladım. Ancak şu anda okuduğunuz güncel haber de Einstein’ın keşfettiği mercek etkisine dayanıyor.

Einstein kütlenin Evren’in dokusu olan uzay-zamanı büktüğünü göstermişti. Bu da ışık ışınlarının yolunu uzatarak ışığın bükülmesine yol açıyordu. Einstein’ın teorisi 1919 yılında gerçekleşen güneş tutulmasında kanıtlandı. Bilim adamları Güneş’e çok yakın olduğumuz için bu küçük kütleli yıldızın bile ışığı nasıl büktüğünü Ay’ın gölgesinin ardında görebildiler.

 

 

hubble_in_orbit1Kozmik teleskop

Diyebiliriz ki kütleçekim mercek etkisi bütün uzay teleskoplarının atasıdır, gerçek teleskop odur. Bugün ışığı cam mercekler yerine kütleçekim kuvvetiyle bükebilseydik elimizdeki basit bir yerçekimi dürbünü ile Evren’in en uzak köşelerini görebilirdik. Bilimkurgu üstadı Asimov’un Vakıf romanlarında anlattığı gibi bunun için dev teleskoplara gerek kalmazdı.

Ancak bir sorun var: Kütleçekimin ışığı bükmek için çok güçlü olması gerekiyor. Bunu dev yıldızlar, kara delikler ve galaksiler başarıyor. Elimizde kara delik veya galaksi içeren bir dürbün tutamayacağımıza göre, biz doğal uzay teleskoplardan yararlanmaya devam etmek zorundayız. 🙂

 

 

Gravitational_lens-fullKaç türlü kütleçekim etkisi var?

Aslında iki türlü etki var. Bu da gözlemlediğimiz yıldızlarla aradaki galaksilerin, diğer yıldızlar ve kara deliklerin açısına göre değişiyor (bize olan açısına göre).

Örneğin yıldızla aramızdaki galaksi tam olarak aynı hizada değilse yıldız ışığı balıkgözü mercek kenarlarında olduğu gibi bükülüyor ve teleskopla çekilen fotoğrafta ışık noktası olarak değil de parlak bir ışık yayı olarak gözüküyor (tıpkı su dolu bardağın dibindeki ışık ve gölge oyunları gibi).

 

 

Gravitational-lensing-galaxyApril12_2010-1024x768Yıldızla aradaki galaksi tam olarak aynı hizada ise iki seçenek var: Ya yıldız ışığı fotoğrafın ortasında kesintisiz bir ışık halkası olarak görünecek ya da aynı yıldızın çarpılmış 3-4 görüntüsü fotoğrafta yan yana görüntülenecek. Okuduğunuz yazıya konu olan süpernova da bu son sınıfa giriyor. Bilim adamları görüntülerin klonlanması olayını “Einstein’ın Haçı” olarak adlandırıyor.

Ancak miyopsanız siz de bunu günlük hayatta görebilirsiniz. Akşam vakti Ay’a gözlüksüz bakın. Gözlerinizle iç içe geçmiş 3-4 Ay görebilirsiniz (ben öyle görüyorum 🙂 ). Aynı şey trafik ışıkları için de geçerli! Elbette bundan kütleçekim değil, göz merceğiniz sorumlu ama mantık aynı.

 

 

148928main_image_feature_575_ys_4Hubble teleskopuyla nasıl gördüler?

Hubble uzay teleskopunu yöneten ekipler kütleçekim mercek etkisine bağlı resim klonlama gözlemleri yapmak için kısa adı GLASS olan özel bir sistem kullanıyor:

Grism Mercek Genişletmeli Uzay Taraması programı ile galaksi kümelerini araştırıyor ve bu kümelerin muazzam kütleçekim etkisinden yararlanan mercek efektlerini tespit etmeye çalışıyorlar.

Hubble teleskopu bu sayede Evren’de çok uzaklara, 13 milyar ışık yılından daha uzağa baktı ve Evren’in 500 milyon yaşındaki halini gördü. Galaksi kümeleri Evren’in gençliğinden kalan yıldız ışığını Hubble’a odaklayarak bunu mümkün kıldı.

 

 

Hubble_Probes_the_Early_UniverseSüpernova görüntüsünü çoğaltan Einstein Haçı etkisi asıl bu noktada sürpriz oldu. Çünkü aynı görüntüyü birkaç parçaya bölmek yerine çoğalttı ve Evren’deki karanlık maddenin dağılımını daha kesin bir şekilde saptamamıza imkan verdi.

Böylece bilim adamları 1964 ve 1995 yıllarında ayrı olaylar sandıkları gözlemlerin de aslında aynı süpernova patlamasına (Refsdal) ait olduğunu fark ettiler.

Evet bir yıldız bir kere ölür, ama anlaşılıyor ki çığlıkları Evren yok olana dek yankılanmayı sürdürüyor.

 

 

Einstein’ın kütleçekim mercek etkisi: Gerçek uzay teleskopu nasıl çalışıyor?

 

 

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*