Görünmeyen Evreni Görmek
Bu bilgisayar görüntüsü, bir galaksinin merkezindeki süper kütleli bir kara deliği gösteriyor. Merkezdeki siyah bölge, kara deliğin olay ufkunu temsil ediyor. Bu ufuktan sonra, hiçbir ışık devasa nesnenin kütle çekim etkisinden kaçamıyor.
Kara deliğin güçlü kütleçekimi, etrafındaki uzayı bir lunapark aynası gibi çarpıtıyor. Arka plandaki yıldızlardan gelen ışık, kara deliğin yanından geçerken esniyor ve lekeleniyor. Bu gönderi görünmez şeylerle ilgiliyse, tüm bu resimler neyin nesi diye merak ediyor olabilirsiniz.
Bu şeyleri gözlerimizle veya hatta teleskoplarımızla göremesek bile, çevrelerini nasıl etkilediklerini inceleyerek onlar hakkında bilgi edinebiliriz. Daha sonra, bildiklerimizi kullanarak anlayışımızı temsil eden görselleştirmeler yapabiliriz.
Görünmez bir şeyi düşündüğünüzde, ilk önce sihirli bir yüzük veya bir süper kahraman gibi fantastik bir şey hayal edebilirsiniz, ancak görünmez şeyler her gün etrafımızı sarar. Evrendeki en sevdiğimiz yedi görünmez şeyi öğrenmek için okumaya devam edelim.
1. Kara Delikler
Bu animasyon, şanssız bir yıldızın canavar bir kara deliğe çok yaklaştığında ne olduğunu göstermektedir. Çekim kuvvetleri, yıldızı parçalayıp bir gaz akışına dönüştüren yoğun gelgitler yaratır.
Akışın arkadaki kısmı sistemden kaçarken, öndeki kısım geri dönerek kara deliği bir enkaz diskiyle çevreler. Güçlü bir jet de oluşabilir. Bu kataklizmik (aşırı değişken) olguya gelgitsel bozulma olayı denir.
Onları tanıyorsunuz ve biz de onları seviyoruz. Kara delikler, kütle çekimlerinin hiçbir şeyin – ışığın bile – kaçmasına izin vermeyecek kadar sıkı paketlenmiş madde toplarıdır.
Çoğu kara delik, ağır yıldızlar kendi ağırlıkları altında çöktüğünde ve kütlelerini sonsuz yoğunluktaki teorik tekil bir noktaya ezdiğinde oluşur.
Işığı yansıtmasalar veya yaymasalar da, kara deliklerin var olduğunu biliyoruz çünkü etraflarındaki ortamı etkiliyorlar — yıldız yörüngelerini çekmek gibi.
Kara delikler uzay-zamanı çarpıtarak ışığın geçtiği yolu büküyorlar, bu yüzden bilim insanları yıldız parlaklığındaki veya pozisyonundaki küçük değişiklikleri fark ederek kara delikleri tespit edebiliyorlar.
2. Karanlık Madde
Kütle çekimi nedeniyle karanlık maddenin büyük ölçekli yapılar oluşturmasının simülasyonu.
Işıkla etkileşime girmeyen, kütle çekimi olan ve evrendeki tüm görünür şeylerden beş kat fazla olan bir şeye ne ad verirsiniz? Bilim insanları “karanlık madde” dediler ve bunun evrenimizin büyük ölçekli yapısının omurgası olduğunu düşünüyorlar.
Karanlık maddeyi, galaksiler ve galaksi kümeleri üzerindeki kütle çekimsel etkilerinden dolayı biliyoruz; nasıl hareket ettiklerine dair gözlemler, orada göremediğimiz bir şey olması gerektiğini söylüyor.
Karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyoruz. Sadece zaten anladığımız bir şey olmadığını biliyoruz. Kara delikler gibi, karanlık maddenin kütlesinin uzay-zamanı bükmesiyle ışığın büküldüğünü de görebiliyoruz.
3. Karanlık Enerji
Evrenin zaman içindeki genişlemesinin grafiğini gösteren animasyon. Kozmik genişleme enflasyonun sona ermesinin ardından yavaşlarken, yaklaşık 5 milyar yıl önce hızlanmaya başladı. Bilim insanları hala bunun nedenini bilmiyor.
Karanlık enerjinin ne olduğunu da kimse bilmiyor — sadece evrenimizi daha hızlı genişlemeye zorladığını biliyoruz. Bazı olası teoriler arasında sürekli mevcut bir enerji, evrenin yapısında bir kusur veya çekim gücü anlayışımızda bir kusur yer alıyor.
Bilim insanları daha önce evrenin tüm kütlesinin kütle çekimiyle çekileceğini ve zamanla genişlemesinin yavaşlayacağını düşünüyordu.
Ancak uzak galaksilerin bizden beklenenden daha hızlı uzaklaştığını fark ettiklerinde, araştırmacılar kozmik ölçeklerde bir şeyin kütle çekimini yendiğini anladılar.
Daha fazla araştırmadan sonra bilim insanları karanlık enerjinin etkisinin izlerini her yerde buldular – büyük ölçekli yapıdan evreni kaplayan arka plan radyasyonuna kadar.
4. Kütle Çekim Dalgaları
Bu animasyonda iki kara delik birbirinin yörüngesinde dönerek kütle çekim dalgaları adı verilen uzay-zaman dalgalanmalarını oluşturuyor.
Bir göletteki dalgalanmalar gibi, evrendeki en uç olaylar (kara delik birleşmeleri gibi) uzay-zaman dokusunda dalgalar gönderir.
Hareket eden tüm kütleler kütle çekim dalgaları yaratabilir, ancak bunlar genellikle o kadar küçük ve zayıftır ki yalnızca büyük çarpışmaların neden olduğu dalgaları tespit edebiliriz.
O zaman bile bize ulaştıklarında uzay-zamanda yalnızca sonsuz küçük değişikliklere neden olurlar. Bilim insanları bu hassas değişimi tespit etmek için yer tabanlı Lazer İnterferometre Kütle Çekim Dalgası Gözlemevi (LIGO) gibi lazerler kullanırlar.
Ayrıca kütle çekim dalgalarının neden olduğu küçük zamanlama farklarını yakalamak için kozmik saatler gibi pulsar zamanlamasını da izlerler.
5. Nötrinolar
Bu animasyon, ışığın en enerjik biçimi olan gama ışınlarını (macenta) ve çok çok uzaktaki aktif bir galaksinin jetinde oluşan nötrino adı verilen yakalanması zor parçacıkları (gri) gösteriyor.
Emisyon, Dünya’ya ulaşmadan önce yaklaşık 4 milyar yıl yol aldı. 22 Eylül 2017’de, Güney Kutbu’ndaki IceCube Nötrino Gözlemevi, tek bir yüksek enerjili nötrinonun gelişini tespit etti.
NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu, kaynağın, tespit sırasında Fermi’nin on yıllık gözlemlerinde gördüğü en güçlü gama ışını aktivitesini üreten TXS 0506+056 adlı kara delik destekli bir galaksi olduğunu gösterdi.
Çünkü nötrinoları yalnızca kütle çekimi ve zayıf kuvvet etkiler, bu nedenle diğer maddelerle kolayca etkileşime girmezler; bu küçük, yüksüz parçacıkların yüzlerce trilyon tanesi her saniye sizden geçer!
Nötrinolar, Güneş’teki nükleer reaksiyonlardan patlayan yıldızlara, kara deliklere ve hatta muzlara kadar etrafımızdaki dengesiz atom bozunmalarından gelir.
Bilim insanları teorik olarak nötrinoları tahmin ettiler, ancak gerçekte var olduklarını biliyoruz çünkü kara delikler gibi bazen çevrelerini etkiliyorlar.
IceCube Nötrino Gözlemevi, nötrinoların zayıf kuvvet aracılığıyla buzdaki diğer atom altı parçacıklarla etkileşime girdiği zamanı tespit ediyor.
6. Kozmik Işınlar
Bu animasyon, kozmik ışın parçacıklarının Dünya atmosferine çarparak parçacık yağmuru oluşturmasını göstermektedir.
Her gün trilyonlarca kozmik ışın Dünya atmosferine çarparak neredeyse ışık hızında gelir – çoğunlukla güneş sistemimizin dışından.
Manyetik alanlar bu minik yüklü parçacıkları uzayda savurur, ta ki nereden geldiklerini söyleyemeyeceğimiz noktaya kadar, ancak süpernova gibi yüksek enerjili olayların onları hızlandırabileceğini düşünüyoruz.
Dünya atmosferi ve manyetik alanı bizi kozmik ışınlardan korur, bu da çok azının gerçekten yere ulaştığı anlamına gelir. Kozmik ışınlar uzaydaki astronotlara zarar verebilir. Bu yüzden onları korumak ve izlemek için birçok önlem vardır.
Yere ulaşan kozmik ışınları görmesek de, ekipmana zarar verirler ve radyasyon olarak veya bazı dijital kameralarda resimler arasında gelip giden “parlak” noktalar olarak ortaya çıkarlar.
7. Elektromanyetik Radyasyon
Elektromanyetik spektrum, farklı ışık türlerinden bir grup olarak bahsettiğimizde kullandığımız isimdir.
Elektromanyetik spektrumun (tayf) en yüksekten en düşüğe doğru sıralanan parçaları şunlardır: gama ışınları, X ışınları, morötesi ışık, görünür ışık, kızılötesi ışık, mikrodalgalar ve radyo dalgaları.
Elektromanyetik spektrumun tüm parçaları aynı şeydir — radyasyon. Radyasyon, bir foton akışından oluşur — kütlesi olmayan ve aynı hızda, ışık hızında bir dalga deseninde hareket eden parçacıklar. Her foton belirli miktarda enerji içerir.
Gördüğümüz ışık, birçok dalga boyunu kapsayan elektromanyetik spektrumun küçük bir kesitidir. Radyolardan havaalanı güvenlik tarayıcılarına ve teleskoplara kadar sıklıkla farklı ışık dalga boylarını kullanırız .
Görünür ışık çoğumuzun her gün evreni algılamasını mümkün kılar, ancak bu ışık aralığı tüm spektrumun yalnızca % 0,0035’idir. Bunu akılda tutarak, görünmeyenden daha görünmez bir evrende yaşadığımız anlaşılıyor!
Fermi, James Webb ve Nancy Grace Roman uzay teleskopları gibi evren görevlileri kozmosu açığa çıkarmaya ve bilimin en gizemli sorularından bazılarını yanıtlamaya devam edecek.
