Evren 13,8 Milyar Yaşındaysa, 46 Milyar Işık Yılı Uzaklığı Nasıl Görüyoruz?

Genişleyen Evrendeki mesafeler beklediğiniz gibi çalışmaz. Anlayabilmek için Kozmolog gibi düşünmeyi öğrenmek gerekir.

Evrenin – kökeni, tarihi ve bugün ne olduğu – hakkında kafa yormak çok zor ama birkaç temel gerçek var. Bunlardan biri Büyük Patlama ya da Evrenin belli bir süre önce başladığı fikri: 13.8 milyar yıl önce olduğu kesin.Bu, Evren’i bugün bildiğimiz haliyle tanımlayabildiğimiz ilk an: madde ve radyasyonla dolu ve sonunda yıldızlara, galaksilere, gezegenlere, canlılara ve insanlara dönüşecek olan maddeler.
Peki bütün bunları ne kadar bir uzaklıkta görebiliriz? Işık hızıyla sınırlı bir Evrende sınırın 13.8 milyar ışık yılı olacağını düşünebilirsiniz: Evrenin yaşı ışık hızıyla çarpılır. Ancak 13,8 milyar ışık yılı doğru cevap için çok küçük bir mesafedir. Gerçekte, toplam 92 milyar ışık yılı olan 46 milyar ışık yılı içinde her yönü görebiliriz. Bu neden böyledir? Bu sorun hakkında düşünmeyi seçebileceğimiz üç sezgisel yol var, ancak bunlardan sadece biri doğru.

                                    Sanatçının logaritmik ölçekli gözlemlenebilir evren anlayışı. 

1.) Her yer her şeydir ve ışık ışık hızında hareket eder. Bu, çoğu insanın sahip olduğu “varsayılan” bir fikirdir. Baktığımız her yerde yıldızlar ve galaksilerle dolu bir Evren hayal edebilirsiniz, ve bu yıldızlar ve galaksiler her şeyin başlangıcına oldukça yakın bir zamanda şekillenmeye başlamıştır. Bu nedenle, ne kadar uzun süre beklersek, o kadar uzaktayız demektir ki, ışık, ışık hızında düz bir çizgide ilerler. Yani 13,8 milyar yıl sonra, neredeyse 13,8 milyar ışık yılı geçmişini görmeyi beklersiniz , bu da Büyük Patlama’dan sonra yıldızların ve galaksilerin ortaya çıkışlarının ne kadar sürdüğünü gösterir.

    GOODS-N alanı, galaksi GN-z11: şimdiye dek keşfedilen en uzak gökada. 

2.) Her yer her şeydir, ışık, ışık hızında hareket eder ve her şey uzayda hareket edebilir. Bu, soruna başka bir sorun ekler; sadece ışık yayan bir şey değil, ışık yayan nesneler de birbirine göre hareket eder. Özel görelilik kurallarına göre, ışığın hızına (yaklaşık) yükselebildiklerinden, ışık size doğru ışık hızında ilerlerken, iki misli daha fazla görmeyi hayal edebilirsiniz. Belki de nesneler şu anda 27.6 milyar ışık yılı uzakta olabilirler, onların bize şimdi ulaştığını ve neredeyse ışık hızında bizden uzaklaştığını var sayarız.

                 Sağda gösterilen gerçek, hızlanan kaderimizle Evrenin farklı olası kaderleri. 

3.) Her yer eşyadır, ışık, ışık hızında gider , yıldızlar ve galaksiler hareket eder ve Evren genişlemektedir. Bu son durum, çoğu insanın en zor algıladığı bir konudur. Evet, uzay hızlı bir şekilde yıldızlara, galaksilere ve hatta daha büyük yapılara karışan maddeyle doludur. Evet, ürettiği ışık ışık hızında hareket eder, ışığın vakumdaki hızıyla. Evet, bu konunun tümü, çoğunlukla birbirlerinden farklı aşırı ve yoğun bölgelerin karşılıklı çekim kuvveti nedeniyle, uzayda hareket edebilir. Tüm bunlar aynen ikinci senaryoda olduğu gibi doğrudur.

Gökadaların “akışları” yakındaki kitle alanı ile eşleşti. Yerel Evrenin Kozmografisi. 

Ama ayrıca fazladan bir şey var. Alanın kendisi genişliyor. Uzak bir galaksiye baktığınızda ve galaksinin normalden daha kırmızı olduğunu gördüğünüzde, bunun hakkında düşünmenin en yaygın yolu galaksinin bizden uzaklaştığı ve dolayısıyla ışığının daha uzun (daha kırmızı) dalga boylarına kaydığı şeklindedir. Aynı şekilde sizden uzaklaşan bir sirenin sesi daha uzun dalga boylarına ve daha düşük perdelere kayar. Ancak bu hala 2 numaralı açıklamanın bir parçasıdır; Genel Görelilik, uzaydaki genişleyen bu fazladan öğeyi ekler.

              Genişleyen Evrendeki kırmızıya kaymaların nasıl çalıştığını gösteren bir örnek.

Ve Evren genişledikçe, alanın dokusu uzar ve uzayda bu ışık dalgalarının dalga boylarının da uzadığını görürüz!

Bu iki etkiyi birbirinden ayırmanın imkansız olduğunu düşünebilirsiniz. Tek ölçebildiğiniz ışığın gözlerinize ulaştığı dalga boyu ise, hareketten mi yoksa mekan dokusundan mı olduğunu nasıl söyleyebiliriz? Görünüşe göre, kırmızıya kayma (ve dolayısıyla dalga boyu) ile galaksinin, mesafenin bir işlevi olan gözlenen parlaklığı arasında var olan bir ilişki vardır. Genişlemeyen bir Evrende, daha önce ele aldığımız gibi, gözlemleyebileceğimiz maksimum uzaklık ışık evrelerinde Evrenin yaşının iki katıdır: 27,6 milyar ışık yılı. Fakat bugün evrende, bundan daha uzakta olan galaksileri görüyoruz!

Burada gösterilen GOODS-Kuzey araştırması, bugüne kadar 30 milyar ışık yılı uzaklıktan büyük bir kısmı (sağda vurgulanmıştır) gözlemlenen en uzak galaksilerin bazılarını içermektedir. 

Peki herhangi bir yönde ne kadar uzağı görebiliriz? Evreninde karanlık enerji yoksa, en uzaktaki nesneler – yıldızlar, galaksiler, Büyük Patlama’dan kalanlar vs. – 41.4 milyar ışık yılı ile sınırlı olacaktır. (Bu rakamın göreceli olarak türetilmesi, R = 3c.t Genel Relativite okuyanlara tanıdık bir sonuçtur).  Ama karanlık enerjili bir Evrende, daha da büyük bir sayıya ulaşırız: 46 milyar ışık yılı Kozmosun sahip olduğu gözlenen karanlık enerjili Evren için en uzak mesafedir.

Bunları bir araya getirin ve bu, Evren’de bir uzak uçtan diğerine görebildiğimiz mesafe 92 milyar ışık yılı demektir. Ve unutmayalım: Evren genişlemeye devam ediyor! Bugün ışık hızında gidersek, bunun üzerinden sadece üçte birine ulaşabiliriz: hacminin yaklaşık% 3’ü. Başka bir deyişle, Evrenin genişlemesi ve karanlık enerjinin varlığı nedeniyle, gözlemlenebilir Evrenin% 97’sine, bugün ışık hızında gitsek bile ulaşamayız.

Görünür Evrenimizin büyüklüğü (sarı), ulaşabileceğimiz miktarlar (eflatun).

Ve böylece 92 milyar ışık yılı, 13.8 milyar yıllık bir Evren için büyük bir sayı gibi görünebilir, ancak bugün sahip olduğumuz Evren için doğrudur. Uzayın kendisinin genişlemesi ve evrendeki bağlı galaksiler, gruplar ve kümelenmeler arasında sürekli yeni alan yaratılması, Evrenin bizim gözlerimize göre ne kadar büyük olması gerektiğidir.

Önceki İçerikAndromeda ve Samanyolu Çarpıştığında…
Sonraki İçerikGüneş Sisteminin Olası En Küçük Yeni Cüce Gezegeni: Hygiea…