Kaynak: Populer Bilim (1997), 40, 15-18
Edwin Hubble yaklaşık 70 yıl once galaksilerin temel doğasını keşfetti. 1990’lı yıllara gelindiğinde bile, galaksilerin nasıl doğduklarını, nasıl evrimleştiklerini ve evrende nasıl bir rol ustlendiklerini ancak soyleyebilmekteyiz. Neden galaksiler bu kadar gizemlidirler?

Astronomlar gecen 70 yıl boyunca galaksilerin araştırmasında buyuk gelişmeler kaydettiler. Bugun buyuk teleskoplar kullanılarak komşumuz Andromeda’yı veya diğer galaksilerinin goruntulerini daha ayrıntılı elde edilebilmektedir. Buyuk galaksileri incelemek daha kolaydır cunku cok sayıda yıldızdan meydana gelirler. Bu tip buyuk galaksilerde 1 trilyon yıldız bulunur. Galaksi icinde bulunan yıldızlar birbirlerine uyguladıkları cekim kuvvetiyle başta olmakla beraber aynen Guneş’in etrafındaki yorungelerde donen gezegenler gibi galaksi merkezi etrafındaki yorungelerde dolanırlar.

Gercekten her yıldız bir galaksiye ait olup galaksi icinde bulunan buyuk miktarda gazdan meydana gelmektedir. Galaksiler, evrenin temel yapı taşlarıdır. Peki bunlar nasıl meydana gelmişlerdir? Bunu yedi gizemli sorunun cevabında bulabiliriz. Bunun icin once, zaman olceğinde geriye giderek galaksilerin nasıl oluştuğunu ve uzayda nasıl bir dağılım gosterdiklerine bakalım. Daha sonra galaksileri tek tek inceleyip merkezlerinde neler olduğunu araştıralım. Yolculuğumuzun sonunda Galaksimizin sonunu inceleyerek, galaksilerinin doğasını bugunku bilgilerimizle yorumlayalım.

1) Evren “kırışık” halden “galaksi ureten” hale nasıl gecti?

Kozmoloji ile uğraşan teorisyenler mukemmel bir evren modeli oluşturduklarında modelleri galaksileri icermeyebilir. Bunun nedeni, galaksilerin oluşumları hakkında cok az bilgiye sahip olmalarıdır. Buyuk patlamadan sonra evrenin soğuduğu bilinir. Boyle bir durumda uzay, zamanla gecirgen bir hale gelir ve buyuk patlamanın ilk zamanlarına ait ışık bu noktadan evrene yayılır. Bugun bu ışık 2.73 kelvinlik kozmik zemin ışınımı olarak gorulur. Bu ilk erken ışık, buyuk patlamadan 300.000 yıl sonra meydana gelmiştir. O zaman Evren bir atom corbası halinde idi (galaksiler henuz oluşmamıştı). Patlamadan birkac milyar yıl sonra yıldızımsı cisimler veya kuazar (QSO’s) olarak bilinen cisimler meydana gelmiştir (Şekil 1). Bugun bu cisimler evrendeki ilk galaksi buyukluğundeki cisimler gibi gorulur. Bununla birlikte, ilk kuazar oluşumu ile kozmik zemin ışınımı arasındaki zamanda ne olduğu halen bilinmemektedir. Bu cağ boyunca, evren kendisini birkac bin kez buyutmesine karşın astronomlar bu periyottaki olayları gozlemleyemediler. İlk buyuk olcekli yapının evrende genişleyerek soğuduğu ve ilk yıldızların oluştuğu bilinmesine rağmen evrenimizin son derece onemli olan bu evresini tam olarak anlayamamaktayız.

Kozmik zemin ışınımındaki duzensiz kucuk dalgalanmaların son olcumleri, maddenin yoğunluğundaki kucuk değişimlerin kozmik zemin ışımasında ortaya cıktığını gosterdi. Bu ilkel yoğunluk dalgalanmaların daha sonraları galaksi şekline donuşmeleri tam olarak acık değildir. Ustelik bugun yıldız ve gaz olarak gozlenen parlak maddedeki cekim, bu yapıların cokmesine neden olacak kadar da yeterli değildir.

Bu yuzden buyuk patlamaya ait yaygın gazdan, galaksilerin oluşumuna gecişte yeni bir şeyi acıklamak gerekir. Bu şey gorunmeyen maddedir ki, astronomlar buna “karanlık madde” adını vermektedirler.

Gunumuzde bir galaksinin oluşumu icin yapılan varsayım şudur: Buyuk patlama evreni yarattı ve onu yuksek sıcaklığı ile pişirdi. Bu işlem parlak madde ile karanlık madde uretilene dek surdu. Oluşan karanlık madde, cekim kuvvetiyle uzayı buruşturdu. Evren genişlerken, bu buruşukluklar etrafındaki gazı topladı ve onu soğuttu. Soğuyan gaz da cekim kuvveti altında yıldızlara donuştu.

2) Galaksiler neden superkumeler icinde bir yığılma gosterirler?

Galaksiler uzayda duzenli olarak dağılmamışlardır. Bunun boyle olduğunu bir teleskop ile ilkbahar zamanı gokyuzune bakılarak gorulebilir. Buna karşın parlak galaksi kumelerinin bulunduğu Virgo ve Canes Venatici takımyıldızlarında durum farklıdır. Yeni araştırmalar galaksi kumelerinin uzantılarının varlığını ortaya koydu. Bu da galaksilerin tabaka (sheet) ve ipliksi (filament) hallerde bulunduğunu ve bu yapılarında buyuk boşluklarla cevrili olduğunu gosterdi. Bu galaktik tabakalar ve ipliksi uzantılar 100 milyon ışık yılı buyukluğunde olup Samanyolu galaksisinin bin katı buyukluğundedir.

Galaksilerin uzaydaki bu dağılımı, astronomları şaşırtmaktadır. Galaksiler boyle bir dağılım haline nasıl geldiler ? Tabakalar ve ipliksi yapılar galaksilerin nasıl oluştuğuna dair bir ipucu verebilir mi ? yoksa galaksiler oluştuktan sonra mı boyle bir kumeleme gosterdiler ? Durumun daha iyi anlaşılabilmesi icin erken evrende titanik patlaması adı verilen bir patlama olmuşumu one surulerek bu patlamayla maddenin etrafında buyuk boşluklar olan tabakalara ve ipliksi yapılara itildiği onerildi. Coğu astronom bununla birlikte iyi bilinen bir kuvvet olan cekim kuvvetinin tabakaları ve ipliksi yapıları oluşturduğunu duşunmektedirler. Sayısal hesaplamalar, bunun ancak Doğanın erken evrendeki maddenin yoğunluğunda buyuk olcekli değişimler duzenleyip yapması halinde mumkun olduğunu gosteriyor. Tabakalar ve boşlukların yapısını acıklayan modellerin incelenmesiyle bu yapıların erken evrende meydana gelen bazı fiziksel olayların parmak izlerini taşıdığı goruldu.

Astronomlar tabakaların ve ipliksi yapıların daha iyi anlaşılabilmesi icin buyuk bir proje başlatmışlardır. Bu proje ile astronomlar bir milyar ışık yılı uzaklığına kadar butun galaksilerin haritasını yaparak tabakaların ve ipliksi yapılar hakkında daha ayrıntılı bilgiler elde edeceklerini ummaktadırlar.

3) Nicin galaksilerin dış kısımları bu kadar hızlı donmektedir?

1970’li yılların ortalarına gelindiğinde astronomlar spiral galaksilerin donme (rotasyon) hızlarını guvenilir bir şekilde olcebiliyorlardı; bu hız, galaksiye ait parcaların merkezleri etrafındaki donmeleridir. Astronomların coğunun hayret ettiği olay, galaksilerin dış bolgelerindeki maddenin beklenilenin uc katı kadar bir hızla donmesidir. Bu olcumleri yapmadan once, astronomlar bir galaksinin toplam kutlesini onun icinde gozlenen yıldızlardan ve gazdan oluştuğunu kabul etmişlerdi. Bugun kabul goren goruşe gore bir galaksinin dış kısımlarının hızlı donmesi, gene galaksinin dış kısımlarında yer alan buyuk miktarda gorunmeyen maddeden kaynaklanmaktadır. Gercekten, Galaksimizde gozlediğimiz yıldızlar ve gaz, Galaksimizin parlak kutlesinin %10 unu teşkil eder. Bundan dolayı astronomlar oluşturdukları galaksi modellerinde, kullandıkları kutle parametresini daha buyuk bir değerde kabul etmektedirler.

Bu fazla kutle karanlık madde biciminde bulunur. Galaksilerin etrafındaki karanlık maddenin varlığı ilk defa 1930’lu yıllarda galaksi kumelerinin merkezlerine yakın galaksileri inceleyen astronomlar tarafından onerilmiştir. Bu bilgi 40 yıldan daha uzun bir sure akademik bir dip not olarak kalmıştır. Fakat 1990’lı yıllarda karanlık madde bir dip not olmaktan cıkmış ve Astrofiziğin en onemli bir problemi haline gelmiştir. Astronomlar evrenin %90 dan daha buyuk miktarda karanlık madde icermesini pek istememektedirler.

Galaksilerde bulunan karanlık maddenin bicimi bilinmemekte olup bircok şekilde bulunabilir. Yuksek enerji astrofiziği, evrenin ilk zamanlarında cok erken evrende egzotik temel parcacıkların oluşabileceğini soylemektedir. Bunlar, proton ve notronlardan daha ağır elementlerdi. Uretilen bu parcacıklar bugune kadar yaşamlarını surdurebilmişlerse, karanlık maddenin miktarına katkıları olabilir. Bu goruşe gore galaksiler, Buyuk Patlama’dan sonra 1 saniye icinde oluşan cisimlerdir.

Astronomların galaksilerin oluşumları icin yeterli cekim kuvvetini sağlayacak karanlık maddenin bicimi hakkında bir duşunceleri daha vardır. Fizikciler, gecen yıllarda Galaksimizde karanlık maddeyi araştırmada etkin bir yol buldular. Galaksimizin dış halosunda yer alan gokcisimleri, Macellan Bulutsularında bulunan yıldızların gozlemlerinde etkili olmaktadır. Bu gorunmeyen cisimlere MACHO (“Massive Compact Halo Objects”, “Buyuk Kutleli Yoğun Halo Cisimleri”) denmektedir. Son zamanlarda keşfedilen bu cisimler cuce yıldızlar, Jupiter buyukluğunde gezegenler veya iclerinde yeterli termo-nukleer reaksiyonları başlatamayacak kutleye sahip olan kahverengi cuce yıldızlar olabilir.

alıntı
__________________