Samanyolu Neden Çubuklu Sarmal Galaksi?

Samanyolu çubuklu sarmal galaksi olup yaklaşık 200 milyar irili ufaklı yıldız içeriyor. Dünya gezegeni bu sarmal kollardan birinin üzerinde, Avcı-Kuğu kolunda bulunuyor. Dünyamız galaktik merkezdeki Sagittarius A* adlı süper kütleli kara deliğin çevresinde ~25 bin 600 ışık yılı uzaktan saniyede 230 km hızla dönüyor. Peki Samanyolu’nun kendi çevresinde dönen ahtapot benzeri sarmal kolları nereden geliyor? Evrende yumurta şekilli ve düzensiz galaksiler, hatta çubuksuz sarmal galaksiler de var. Bu yüzden sarmal kollar basitçe Samanyolu’nun kendi çevresinde dönmesi ve merkezkaç kuvvetinden kaynaklanmıyor. Peki nasıl oluşuyor?

Çubuklu sarmal nasıl oluşuyor?

Evrendeki galaksilerin dörtte üçü sarmal galaksidir. Bunlar evren 400 milyon yaşındayken ortaya çıkan ve kendi çevresinde burgaçlar yaratarak dönen dev gaz bulutlarından türemiş yıldız adalardır. Sarmal galaksilerin dönüşünü sudaki girdaplara benzetebiliriz ama uzay boşluğunda okyanus yoktur. Dolayısıyla bu dönüşe vorteks diyoruz. Ayrıca galaksilerinin dörtte üçünün sarmal olması bunun bir istisna olmadığını gösteriyor. Bizim de en yaygın galaksilerin şeklini açıklamamız gerekiyor.

Sonuçta eliptik yaşlı galaksilerin neden yumurta şekilli olduğunu biliyoruz. Bunlar milyarlarca yıl boyunca çarpışıp birleşen sarmal galaksilerden oluşuyor. Galaksilerin birleşmesi sırasında yıldızların merkez çevresindeki dönüş hızı azalıyor. Böylece yaşlı galaksiler yerçekiminin etkisiyle oldukça simetrik olan yumurta şeklini alıyor. Düzensiz galaksiler ise genellikle çarpışıp birleşmeden önce darmadağın olan galaksilerden oluşuyor. Bu bağlamda sarmal galaksileri bir rüzgar gülü veya fırıldağa benzetebiliriz. Hani şu x ve y kuşağının çocukluğunda oynadıklarından… Oysa asıl sorun burada çıkıyor:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Çubuklu sarmal ve dalgalar

Galaksilerin sarmal kollarındaki yıldızlar aynı hızda dönmüyor. Merkeze yakın yıldızlar daha hızlı ve uzak yıldızlar da yavaş dönüyor. Bu genelde merkezkaç kuvvetiyle uyumludur. Öte yandan sarmal kolların milyarlarca yıl boyunca bozulmadan nasıl döndüğünü açıklamaz. Bu süreç salt merkezkaç kuvvetine bağlı olsa galaksiler gezegen öncesi diske benzeyen frizbi şekilli yıldız adalara dönüşürdü. Sarmal kollar galaksi döndükçe makaraya sarılan ip gibi galaktik merkez çevresinde gittikçe daha sıkı sarılırdı.

Kısacası galaksiler yaşlandıkça sarmal olmaktan çıkıp frizbi halini alırdı. Buna galaktik sarılma problemi diyoruz ve çözümü “yoğunluk dalgaları” teorisinde yatıyor. Buna göre yıldızlar daha çok kollarda toplanıyor ve kollar arasında geçiş yapıyor. Öyle ki hiçbir yıldız doğduğu yerde kalmıyor. Bunu trafik tıkanıklığına benzetebiliriz. Arabalar şerit değiştirebilir ama tıkanan şeritler uzun süre boyunca açılmaz. Öyle ki bunu suya taş atmaya da benzetebilirsiniz:

Suya taş atınca eşmerkezli halkalar (yoğunluk dalgaları) dışa doğru yayılır. Dalgalar su kütlesini dışarı itmektense dışa doğru dalgalandırır. Oysa bu teori yoğunluk dalgalarının nasıl oluştuğunu açıklamıyor. Sonuçta galaksiler suda yüzen sarmal yağ lekeleri değildir. Kimse de galaksilerin ortasına taş atmaz. Öyleyse galaksiler kendi kendine dalgalanarak nasıl sarmal kollar yaratıyor?

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Merkezkaç kuvveti ve sarmallar

Bunun sebebi galaksilerin kendi çevresinde dönüyor olması. Bu da yoğunluk dalgalarının eşmerkezli halkalar halinde yayılmasını engelliyor. Bunun yerine galaktik merkez çevresine zemberek yayı kurar gibi sarılarak sarmallar oluşturmasını sağlıyor. Her durumda yoğunluk dalgasına bağlı sarmal kolların genç galaksilerde hemen ortaya çıkması gerekiyor. Merkezkaç kuvvetiyle rastgele uzaya savrulan yıldızlar kollar arasında geçiş yapıyor ama kollardaki ortalama yıldız sayısı değişmiyor. Üstelik bu galaksilerde yeni yıldızlar oluşması için çok iyi bir şey!

Yıldızların uzaya yaydığı ısı, ışık ve estirdiği güneş rüzgarı yıldızlararası gaz ve toz bulutlarını ısıtıyor. Bu yüzden butsular kendi ağırlığıyla içe çöküp yeni yıldızlar oluşturmuyor. Oysa sarmal kollar gaz ve toz bulutlarını sıkıştırıyor. Aynı zamanda yıldızları birbirine yaklaştırarak süpernova patlamalarının yarattığı şok dalgalarının da atıl bulutsuları sıkıştırmasına yardım ediyor. Galaksiler son 10 milyar yılda daha çok bu süreçle yıldız üretiyor ve 10 milyar yıl daha buna devam edecek. Gerçi yoğunluk dalgası teorisi 1960’larda ortaya çıktı ama kanıtlar 2016’da geldi:

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

 

Çubuklu sarmal ve galaksi kolları

2016 yılında bilim insanları birçok galaksinin sarmal kollarındaki yıldızların hızını ölçtüler. Doğru ölçtüklerinden emin olmak için genç ve yaşlı yıldızları karşılaştırdılar. Özellikle de yaşlanan yıldızların kırmızı deve dönüşmesinden hareket ederek genç ve yaşlı yıldızları ayırt ettiler. Yaşlı yıldızlardaki renk değişimini dikkate alarak yaptıkları araştırmada genç yıldızların daha çok sarmal kollarda döndüğü ortaya çıktı.

Bu da yıldız oluşumunun sarmal kollarda sürdüğünü gösteriyordu. Kolların dışında yıldız oluşumu yavaşladığından buralarda genellikle yaşlı yıldızlar yer alıyordu. Tabii sarmal kolların gaz ve tozu sıkıştırmasıyla momentum transferi gerçekleşiyor ve kollardaki yıldızlar galaktik merkez çevresinde daha hızlı dönüyordu. Bütün bunlar yoğunluk dalgası teorisini destekliyordu. Yine de bu kanıtlar yoğunluk dalgalarının nasıl ortaya çıktığını göstermiyor.

Çubuklu sarmal galaksilerin merkezinde çok sayıda yıldız içerdiği için parlak olan birer çubuk yer alıyor. Sarmallar kollar bu çubuktan çıkarak dışa uzanıyor. Bilim insanları bir süre boyunca çubuklu sarmal galaksileri eski kurmalı saatlerin zemberek yayına benzettiler. Sarmal kol oluşumunu açıklamak için de merkezdeki çubuğun kurma kolu olduğunu düşündüler. Yıldız çubuğu galaktik merkezde dönüyor ve dönerken gaz bulutlarıyla yıldızları sürükleyerek sarmal kollar oluşturuyordu.

Yoğunluk dalgasının kökeni

Oysa çubukların da yoğunluk dalgalarından türemesi gerekiyor. Bu da önce yumurta mı, yoksa tavuk mu gelir kısır döngüsüne yol açıyor. Öte yandan galaksiler çarpışıyor. Dolayısıyla yakınlarında birçok uydu veya cüce galaksi bulunuyor. Bunlar büyük galaksilerin yörüngesinde dönüyor ve sarmallar çizerek yaklaşıyor. Sarmalları belki de bu süreç tetikliyor. Ne yazık ki cüce galaksilerin de sarmal kolları olduğundan bu teori yetersiz kalıyor. Hem bütün galaksilerin yakınında cüce galaksi bulunmuyor. Oysa belki de yanıt sandığımızdan basittir! 😮

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Çubuklu sarmal için sonsöz

Yoğunluk dalgaları yeni oluşan disk şekilli galaksilerin içinde kendiliğinden beliriyor olabilir. Tıpkı trafik tıkanıklığının yok yere belirmesi gibi. Bu durumda galaksilerin dönüşünü akışkanlar mekaniğindeki çalkantı kavramıyla açıklayabiliriz: Kuantum fiziğindeki belirsizlik ilkesi sebebiyle galaksi diski rastgele dalgalanır. Galaksiler kendi çevresinde döndüğünden bu dalgalar hızla sarmal kollara dönüşür.

Siz de başka galaksilerde keşfettiğimiz binlerce gezegene şimdi bakıp öte gezegenlerde yaşam aramanın 5 yolunu görebilirsiniz. Evrenin en büyük galaksisine göz attıktan sonra Andromeda ile Samanyolu’nun nasıl çarpışacağını okuyabilirsiniz. Jüpiter uydusu Europa’nın buz altı okyanusunda yaşam olup olmadığını ise aşağıdaki Starbasekozan videosunda inceleyebilirsiniz. Sağlıcakla ve bilimle kalın. 😊

Bonus: Europa’da hayat var mı?

¹Strong Evidence for the Density-wave Theory of Spiral Structure in Disk Galaxies
²SOFIA/HAWC+ traces the magnetic fields in NGC 1068
³On the Spiral Structure of Disk Galaxies (pdf)