Samanyolu Kütlesini Tartınca Hafif Çıktı
Samanyolu gibi büyük bir galaksinin ağırlığını nasıl ölçersiniz? Koca galaksiyi terazide tartacak halimiz yok. Geriye kütlesini dolaylı yoldan ölçmek kalıyor. Kanadalılar bunu yaptılar ve Samanyolu’nu tartınca galaksimiz beklenenden biraz hafif çıktı. Kilo vermediğine göre neler oluyor?
Samanyolu gizemi
Daha önce Samanyolu’nun beklenenden yüzde 50 daha büyük olabileceğini yazmıştım (150 bin ışık yılı çapındaki bir galaksi). Ancak Kanada, Ontario’daki McMasters Üniversitesi’nde doktorasını yapan Gwendolyn Eadie, Samanyolu kütlesini daha kesin ölçmeyi başardı.
Yeni ölçümlere göre Samanyolu 400 ila 780 milyar Güneş kütlesinde ve bu da hem galaksinin gerçek büyüklüğü hem de içindeki karanlık madde miktarı hakkında daha kesin bilgi veriyor.
Özellikle de galaksilerdeki yıldızları bir arada tutan karanlık maddenin kütlesini hesaplamak, Evren’deki galaksilerin büyük patlamadan bu yana nasıl oluşup geliştiği hakkında doğru bilgi sağlıyor. Şimdi yanında toz zerresi kaldığımız galaksiyi nasıl öçlüğümüze bakalım:
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Router Modem
Terazinin kefesi
Samanyolu galaksisi Güneş’ten 1 milyon milyar milyar milyar kat daha ağır (1033). Peki Güneş ve Dünya ne kadar ağır? Güneş’in kütlesi 1,98855 x 1027 ton ve Dünya’dan yaklaşık 333 bin kat, Güneş Sistemi’nin en büyük gezegeni olan Jüpiter’den ise 1048 kat daha ağır. Dünya’nın kütlesi ise 5,9722 x 1021 ton. Bu da galaksimizin gerçekten ne kadar ağır olduğuna dair iyi bir fikir veriyor. Üstelik son ölçümleri çalışkan kadın astronomlara borçluyuz.
Kadın parmağı
Toplumda fırsat eşitliği ile annelerin çocuklarını daha bilinçli yetiştirmesi açısından bakarsak kadınların bilimin her alanında hizmet vermesi önemli. Bu bağlamda doktora adayı Gwendolyn Eadie, karanlık maddeyi araştıran Esra Bülbül’le birlikte astrofizikte kritik gelişmelere katkıda bulunuyor.
Kendi deyişiyle: “Karanlık madde astronominin bütün alanlarında önem taşıyor. Karanlık maddenin uzayı kapladığını ve galaksilerin de görünmez karanlık madde aylalarının içinde yer aldığını biliyoruz. Buna karşın galaksilerdeki normal madde ve karanlık madde oranını iyi ölçemiyoruz.”
İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi
Samanyolu’nu bu yüzden tarttık
Bir galaksideki karanlık madde miktarını ve karanlık maddenin yıldızlar gibi ışık saçan normal maddeye oranını doğru ölçmenin yolu Samanyolu’nun ağırlığını tartmaktan geçiyor. Galaksi kütlesinin yüzde kaçının yıldızlar ve gezegenlerden oluştuğunu bilmemiz lazım.
Böylece galaksilerin zamanla nasıl büyüyüp geliştiğini, sarmal ve eliptik galaksi gibi farklı türlerin nasıl ortaya çıktığını ve elbette galaksi kümelerinin nasıl oluştuğunu anlayabiliriz. Samanyolu ile Andromeda galaksisinin önümüzdeki 3 milyar yılda çarpışacağını hesaba katarsak bu ilginç bir konu.
İlgili yazı: Fizik Yasalarını Bozan Karanlık Enerji
Bir galaksi nasıl tartılır?
Galaksilerin içinde galaksi diskinin üzerindeki yıldızlardan daha yüksek yoğunlukta yıldız içeren çok sayıda küresel yıldız kümesi bulunuyor. Bunlar küre şekilli düzenli oluşumlar oldukları için galaksinin yerçekimi alanında oldukça düzgün bir şekilde ilerliyor.
Astronomlar küresel yıldız kümelerinin galaksinin merkezindeki süper kütleli kara delik etrafında dönme hızına bakarak Samanyolu kütlesini ölçüyor.
İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük
157 yıldız kümesi
Samanyolu galaksisinde 157 küresel galaksi kümesi bulunuyor ve yerçekimi bunların hepsini ipe dizilmiş top gibi etkiliyor. Gwendolyn Eadie, galaksinin bize göre önünde ve arkasında kalan yıldız kümelerinin toplu hareketlerini ölçerek Samanyolu’nun kütlesini daha iyi hesapladı.
Bu anlamda yeni bir ölçüm yöntemi geliştirmedi ama toplu ölçüm yöntemiyle sonuçları büyük ölçüde iyileştirmeyi başardı. Ancak, Dünya’nın önünde ve arkasında kalan yıldız kümelerinin devinimini bağdaştırıp doğru ölçmek büyük zorluk oluşturdu (özellikle de yıldız kümelerinin gece göğünde ne hızla hareket ettiğine dair ölçümler olmadığı için).
İlgili yazı: Sansüre Karşı TOR ve Orbot Rehberi
Öyleyse neden yıldızları saymıyoruz?
Birçok yıldız göremeyeceğimiz kadar soluk (özellikle kırmızı cüceleri, kahverengi cüceleri, nötron yıldızlarını ve kara delikleri görmemiz zor). Ayrıca galakside farklı ağırlıklarda boy boy yıldız var. Bütün bu nedenlerle galaksinin toplam ağırlığını ölçmek daha kolay.
Ardından küçük bir hile yapıyoruz: Örneğin, Evren’de kırmızı cücelerle Güneşimiz gibi sarı cücelerin ne sıklıkta olduğunu biliyoruz. Böylece galaksinin kütlesi 400 milyar Güneş ağırlığında dediğimiz zaman, Samanyolu’nda ortalama kaç kırmızı cüce olması gerektiğini hesaplayabiliyoruz.
Bu yüzden Gwendolyn ve tez hocası, istatistiksel sonuçları hiyerarşik Bayesian yöntemiyle iyileştirdiler. Böylece hem bütün yıldız kümesi hız ölçümlerini hesaba kattılar hem de içlerinden eksik ve yetersiz olan sonuçları daha kesin ölçebildiler.
İlgili yazı: Asteroit Madenciliği Başlıyor
Kısacası kılına kadar tarttılar
En azından elimizdeki teknoloji ve bilgilerin izin verdiği ölçüde. 😉 Nitekim önceki ölçümlerde sadece 85 küresel yıldız kümesi dikkate alınmış ve Samanyolu’nun ağırlığı 680 milyar Güneş kütlesi çıkmıştı. Ben de bu yüzden yazılarımda alt eşik olarak 400 milyar Güneş kütlesini ele almıştım.
Ne olmuş yani?
Artık elimizde astronomiyle ilgili her türlü yetersiz ölçümü toplu halde değerlendirip iyileştiren bir istatistiksel yazılım var. Böylece gezegenlerin yörünge hareketlerinden Dünya’ya çarpabilecek asteroitlere kadar her şeyin konumuyla hızını daha kesin ölçeceğiz.
Bu yüzden Dünya’nın en pratik adamı olsanız bile, size göktaşı çarpışmalarından yola çıkarak “Can bu!” diyebilirim. 😉 Gwendolyn ise “Bu sonuçlar, özellikle de kullandığımız yöntem çok cesaret verici” diyor: “Artık ölçümlerin bulanık olduğu diğer astronomi araştırmalarını da kesinleştirebileceğiz.”
İlgili yazı: Kontrollü Güç >> Telefon pil ömrünü uzatmak için en çarpıcı 5 yöntem
Galaksinin boyu
Şimdi diyeceksiniz ki hocam galaksinin boyuyla kütlesinin ne alakası var? Öyle ya, Evren’de sarmal, çubuklu sarmal, yumurta şekilli ve hatta düzensiz en az 2 trilyon galaksi var. Ancak, bizim Samanyolu’nun çubuklu sarmal olduğunu bildiğimizi ve Samanyolu’nun parlak diskinin genişliğini ölçtüğümüzü unutmayın.
Tıpkı Satürn’ün görünmez en dış halkasında olduğu gibi, Samanyolu’nun diski de sadece parlak kısımdan oluşmuyor. Işıltılı diskin dışına uzanan karanlık gaz ve toz bulutları ile saklı güneşler var. Ancak, galaksinin kütlesini doğru ölçersek karanlıkların nereye kadar uzandığını da biliriz. Böylece galaksinin gerçek çapını hesaplarız.
İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi
150 bin ışık yılı
Öyle yaptık zaten ve buruşuk galaksi yazısında anlattığımız gibi Samanyolu’nun çapının yüzde 50 büyük olabileceğini gördük. Bir galaksinin boyunun 150 bin ışık yılı ile yüzde 50 büyük çıkması, Samanyolu’nun nasıl oluştuğuyla ilgili teorilerimizi de değiştirmeyi gerektirecek.
Özetle kazanan astronomi olacak
Somut rakam ister misiniz? Galaksimizin kütlesinin yerçekimi alanı, 125 kiloparsek için de (yaklaşık 400 bin ışık yılı) 400 ila 580 milyar Güneş kütlesi içeriyor. Sonuçlar sizi şaşırtmasın. Bu galaksinin kütlesinin yüzde 85’ini kaplayan bir alan.
Ancak, geriye kalan yerçekimi alanını da hesaba katarak yaklaşık 580 bin ışık yılı çapındaki bir diske ulaştığımızda, Samanyolu galaksisinin toplam kütlesi 470-780 milyar Güneş kütlesine kadar çıkıyor.
İlgili yazı: AIDS’e Kesin Çare >> Amerikalı doktorlar HIV virüsünü insan DNA’sından sildi
Haydi yine iyisiniz
Bir galaksiyi nasıl tartacağınızı öğrendiniz. 30 yıl sonra teknolojik tekillik geldiğinde ve astronomi gibi akademik meslekler neredeyse devlet memurluğu kadar yaygınlaştığında bu bilgiler uzun ömrünüzde size yeni uzmanlık kapıları açacak. 🙂 Üstelik daha yeni başladık!
Sırada Hubble Uzay Teleskopu Doğru Hareket İşbirliği (HSTPROMO) projesi var. Adı üç tunç tas has hoş hoşaf tekerlemesinden beter olan bu proje, galaksimizin kütlesini Gwendolyn ve hocasından daha kesin ölçecek; ama genç bilim insanının şapkasında bir sihirbazlık numarası daha var:
İlgili yazı: Laptop Boyunda Optik Kuantum Bilgisayar
O da karanlık madde
Galaksimiz dev bir görünmez karanlık madde aylasının içinde yer alıyor ve biz karanlık maddenin galaksinin çevresinde dinamo gibi dönmediğini varsayıyoruz.
Ancak, karanlık madde Samanyolu çevresinde galaksi yönünde veya galaksinin ters yönünde dönüyorsa küresel yıldız kümelerinin gerçek hızı farklı çıkacak. Böylece galaksinin kütlesi daha kesin hesaplanmış olacak.
Bir de Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia yörünge teleskopunun ölçümleri geliyor. Gaia işi psikopata bağlayıp sadece küresel yıldız kümelerinin hızını ölçmekle kalmadı. Aynı zamanda, Samanyolu galaksisindeki milyarlarca yıldızın hızını da tek tek ölçmeye soyundu.
Şimdi buna Büyük Bileşik Tarama Teleskopu’nun gelecekte yapacağı ölçümleri ekleyince göreceğiz ki elimizde gerçekten astronomik miktarda büyük veri var. Hem büyük veri hem de yıldızlardan gelen astronomik veri. Ancak, kelime oyunu bir yana durum çok ciddi: 3 günde bir 10 TB veriden söz ediyoruz.
İlgili yazı: Bilimsel Okuryazarlık Düzeyini Ölçmenin 2 Yolu
Analiz zaman alacak
Günümüzde bilimsel gelişmeler ölçüm hızıyla değil, analiz hızıyla sürüyor. Örneğin, iki yıl önce Plüton’a giden Yeni Ufuklar sondasının gönderdiği verileri daha yeni okuyup basına duyurabiliyoruz. Bu yüzden galaksimizin gerçekten kaç milyar güneş kütlesinde olduğunu öğrenene kadar 20 yıl geçecek.
Ancak bütün bunları size süs olsun diye anlatmadım: Avrupa’nın uzay teleskopu ve diğer dev bileşik mercekli teleskopların teknolojisini önümüzdeki günlerde farklı yazılarda anlatacağım. Aslında kemerleri bağlasanız iyi olur; çünkü bu aralar çok bilim, az teknoloji anlattık ve bu açığı hafta sonu kapatacağız.
NASA’nın 10 yıllık büyük projeler bütçesi geçenlerde belli oldu ve içinde asteroitlere yolculuktan Ay üslerine kadar neler var neler. Herkesten önce okumanız için 10 bin katrilyon dolarlık asteroit seferini yazdım bile. 🙂
Samanyolu’nda uzaklıklar
1Bayesian Mass Estimates of the Milky Way II: The dark and light sides of parameter assumptions
