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.

4) Bolgeselleşme, Bolgeselleşme, Bolgeselleşme, her şey midir?


Galaksiler cevrelerine duyarlıdırlar. Yerel super kumemiz icinde, bircok dev eliptik galaksi bircok galaksinin birbirine sıkı olarak bağlı olduğu, bu kumenin merkezinde yer alır (orneğin, M87 ve M49, Virgo kumesinin merkezinde bulunur) (Spiral galaksiler ise kumeni merkezi dışındaki kısımlarında cok sayıda bulunur (orneğin, Hydra da M83, Ursa Major takımyıldızında M101 gibi).

Galaksilerin herhangi bir tipi, herhangi bir ortam icinde meydana gelebilir mi ? Bir tek galaksi ile buyuk bir olcekteki evren yapısı arasında bir ilişki var mı ? Bugun astronomlar galaksilerin karakteristik ozelliği olan fiziksel bicimleri ile başlangıc koşulları arasında bir ilişkinin var olup olamayacağını araştırmaktadırlar.

Zengin galaksi kumelerine yol acan ilk yoğunluk dalgalanmaları seyrek bolgeleri oluşturan yoğunluk dalgalanmalarından farklı idi. Kumeleşmeye ayrılan yoğunluk dalgalanmaları bazı ozel evrelerde eliptik galaksileri oluşturmaya yoneldi. Eliptik galaksiler, karanlık halolarının karşılıklı cekimleri sonucunda, diğer galaksilerin etkileşmesinden oluşmuş olabilirler.

5) Neden galaksilerin farklı tipleri mevcuttur?

Galaksiler gosterdikleri fiziksel yapıdan dolayı iki ana grupta toplanır. Bunlar “eliptik” ve “spiral” tipte olanlardır (Şekil 2 ve 3). Henuz eliptik galaksiler ile spiral galaksilerin oluşum mekanizmalarını acıklanamamaktadır. Bugun bu yapıların, galaksilerin oluşumu esnasında yeni doğan yıldızların uyguladıkları cekim kuvvetiyle oluştuğu duşunulmektedir.



Gokyuzune gozlediğimiz bir galaksi, buyuk patlamadan arta kalan maddenin soğumasıyla meydana gelmiştir. Galaksiyi meydana getiren gaz yavaşca cokseydi ve kucuk bir donme hızına da sahip olsaydı donen disk haline donuşurdu. Bunun bir spiral galaksi olması ancak, gazın ic etkileşmesi sonucunda, enerji kaybetmesi ile mumkundur. Bu oluşum uzun zaman gerektirir. Galaksiyi meydana getiren gaz, ilkel galaksinin cokuşu tamamlanmadan once, hızlı bir şekilde yıldızlara donuşurse ve bu yıldızlar da birbirleri ile zayıf bir şekilde etkileşirse, bu sefer de bir eliptik galaksi meydana gelir.

Bazı astronomlar, bu olay icin daha genel bir anlatımı tercih ederler. Bir kuresel galaksinin meydana gelmesi icin, hızlı yıldız oluşumunu iceren bir prosese gereksinme vardır; gazdan ibaret ilkel bir galakside hızlı yıldız oluşumu veya onceden oluşmuş iki spiral galaksinin carpışması gibi... Kuresel galaksiler herhangi bir şeydirler fakat mukemmel kureler ve bunların gorunuşteki benzerliği, oluşumlarına ait delilleri iceren bircok fiziksel farkın gorunmesine olanak vermiyor. Orneğin, ekseni etrafındaki donmesi, Samanyolu’nun kuresel yapıdaki “şişkin bolgesi” ni duzleştirmiştir. Bu şişkin bolge, yaz gecelerinde, Samanyolu’nun şerit halindeki parlak bolgesinin Akrep takımyıldızına doğru uzantısı şeklinde gorulebilir. Bununla beraber, bazı duzleşmiş eliptik galaksiler eksenleri etrafında hic donmezler. Bunun yerine eliptik galaksiler, icerdikleri yıldızların uc boyutlu uzaydaki rasgele hareketlerinin etkisi ile şekillenirler. Astronomlar kuresel (sferoidal) galaksilerin, bu bicimlerine nasıl geldiklerinden veya evrensel zaman olceğinde bu kararlı durumlarında kalıp kalmayacaklarından tamamen emin değillerdir.

Kuresel yapılar (sferoidler) dinamik bakımdan “sıcak” yıldız sistemleri iken, disk galaksileri dinamik bakımdan soğukturlar; bunun anlamı, disk galaksilerindeki yıldızların uc boyutlu hareketlerinin onemsiz olmasıdır. Dalgalar, diski yalayıp gectikleri zaman, soğuk yapılar kararsızlık gosterirler. Gercekten, spiral disklerin coğunun kararlılık sınırında oldukları goruluyor ve bundan dolayı spiral kol veya bar bakımından zengindirler. Bu kollar veya barlar, galaksi diskine cok miktarda gaz toplar. Bu gazlar da daha sonra bircok yıldıza donuşur; buyuk kutleli parlak yıldızlar da bircok yıldıza donuşur; buyuk kutleli parlak yıldızlar da bunlar arasında yer alır. Bu durum, galaksilerin spiral kollarının cok net olarak gorulmesini acıklar; Canes Venatici’deki girdap gibi...

6) Galaksilerin merkezlerinde canavarlar mı saklanıyor?

Coğu galaksinin merkezinde, son derece yoğun yıldız kumeleri bulunur. Galaksilerin cekirdekleri kucuk, yaklaşık 1 ışık yılı genişliğinde olmakla beraber inanılmayacak derecede buyuk yıldız yoğunluklarına sahiptirler. Orneğin Andromeda galaksisinin merkezindeki yıldız yoğunluğu, Guneş civarındaki yıldız yoğunluğundan bir milyon kez daha fazladır. Galaksimizin merkezi doğrultusundaki toz goruşumuzu engellemeseydi Galaksimizin merkezi, parlaklığı sıfır kadir olan (gokyuzunde kış aylarında gorduğumuz Vega yıldızı gibi) bir yıldız gibi ışıldayacaktı. Astronomlar Galaksinin merkezini, yine Galaksimizin merkezine yakın bir gezegenden gozleselerdi, gokyuzunun yıldızlarla dop dolu olacağını ve diğer galaksileri de neredeyse gozlenemiyor olacağını goreceklerdi.

Galaksilerin merkezlerine doğru gidildikce, gaz miktarında ve yıldız sayısında bir artış olduğu gozlenir. Galakside meydana gelen evrimle yıldızlar ve gaz, zamanla galaksinin merkezine doğru toplanır ve bugun galaksilerin merkezlerinde gozlenen zengin yıldız toplulukları oluşur.

Gozlenen coğu galaksinin merkez bolgesi yoğun yıldız topluluklarından oluşmakla beraber, butun galaktik merkezler yukarıda anlatılan yol ile meydana gelmez.


Canes Venatici takımyıldızında bulunan NGC 4151 ve Cetus takımyıldızında bulunan M77 gibi yakın parlak galaksiler, normal galaksilerde uretilen enerjiden daha fazlasını uretirler (Şekil 4). Bunun yanı sıra bir trilyon yıldız iceren normal bir galaksinin urettiği enerjiden yuz kez kat fazlasını ureten bir başka kozmik cisim ise kuazarlar olup normal bir galaksinin merkezi boyutlarındadır


Astronomlar aktif galaksilerin ve kuazarların nasıl enerji urettiklerini ancak oğrenmeğe başlamışlardır. Coğu astronom bu tip galaksilerin merkezlerinde buyuk kutleli bir kara delik bulunabileceğini duşunmektedir. Eğer galaksilerin merkezlerinde buyuk kutleli kara delikler bulunuyorsa, kara deliklerin o muthiş cekim kuvveti ile cevresinde bulunan gazı ve yıldızları kendisine cekerek bir enerji kaynağı uretiyor olabilirler. Bu duşunce de kuazarlar ile aktif galaksilerin yayınlamakta olduğu buyuk enerji miktarını acıklayabilir.

Kara delikler uzerinde yapılan astronomik araştırmalar gunumuzun en populer konusunu oluşturmaktadır. Astronomlar, Hubble Uzay Teleskobunun sağlamış olduğu yuksek ayırma gucu ile yakın galaksilerin merkezlerinde kara delik arayışlarını surdurmektedirler. Bu araştırmalar sayesinde bilim adamları kara deliklerin nasıl oluştuklarını ve davranışlarını daha iyi anlayabileceklerdir.

7) Samanyolu Galaksisine ne olacak?

Galaksiler değişir. Galaksimizde bulunan gaz yıldız şekline donuşebileceği gibi yine yıldız halinden gaz haline donuşebilir. Bu durumu en iyi bir yıldızın evrimini inceleyerek anlayabiliriz. İlkel yıldızın cokmesiyle meydana gelen yıldızlar, evrimlerinin sonlarında kutlelerinin buyuk bir kısmını yıldızlararası ortama atarak beyaz cuce, notron yıldızı veya bir kara delik olarak yaşamlarına son verirler. Buyuk bir olasılıkla Samanyolu galaksisinde bulunan yıldızlararası gaz bu donuşumler sonucu tukenecektir. Boylece Galaksimizde yeni yıldızlar meydana gelmemekle beraber mevcut olan yıldızlar da yavaş yavaş yaşlanacaktır. Yaklaşık bir milyar yılın birkac 10 katı kadar zaman icinde, yıldızları yaşlandığında Galaksimizin parlaklığı yavaşca azalacaktır. Astronomlar halen diğer galaksilerde bulunan yıldızların kalıntılarını kataloglamaktadırlar. Bunlara en iyi ornek, Loe takımyıldızında bulunan M105 ile Virgo takımyıldızı da bulunan M84 gibi gaz icermeyen eliptik galaksilerdir. Yakıtla beslenmeyen kara delik ile aktif galaksi cekirdekleri, yıldız oluşumlarının durmasıyla guclerini yitireceklerdir. Bu durumda galaksilerde bulunan gaz tukenince, bu galaksiler zamanla gozden kaybolacaklar mı?

Galaksiler, diğer galaksilerle veya cevrelerinde bulunan gaz ile etkileşerek şiddetli bir şekilde değişimler gosterebilirler. Normal galaksiler cevrelerinde bulunan cuce galaksilerle birleşerek galaksi icinde yeni yıldızların oluşmasını sağlayabilirler. Boyle bir durum gelecekte Samanyolu Galaksisi icin de gecerli olacaktır. Uydu galaksimiz olan Macellan Bulutsuları birkac milyar yıl sonra Galaksimiz ile birleşerek yeni yıldızların oluşumuna sebep olacak ve yeni bir yıldız populasyonu meydana gelecektir.

Galaksilerin nasıl evrimleştiğini anlamak gelecek yıllarda astronomlar icin en onemli konuyu oluşturacaktır. Milyarlarca yıl yol kat ederek gelen ışık, uzak galaksilerin gecmişteki halini oğrenmemizi ve duşuncelerimizin doğruluğunu gozlemlerle kontrol etmemizi sağlar. Boylece teorik olarak duşunulen bazı fikirler bu gozlemler sayesinde test etme olanağını bulmaktayız. Hele hele evrenin ilk oluştuğu zamanlara ait kozmik gokcisimlerinden olan kuazarlardan gelen ışık, kozmoloji ile uğraşan teorisyenler icin cok onemlidir. Gelecek yıllarda, teknolojideki yeniliklerin astronomiye daha da yansıyarak daha guvenilir bilgiler alınacak olması galaksilerin gizemleri hakkında bizlere daha iyi bilgiler sağlayacaktır
__________________