17 Ekim 2014

Geçmişi Kazmak

Gökbilimciler evrenin erken yıllarında ortaya çıkmış cisimlerin uzaklıklarının doğru olarak hesaplayabilmek için NASA/ESA Hubble Uzay Teleskopu’nu kullandılar. Uzaklıkları nedeniyle çok sönük görülen gökadaların uzaklığını belirleyebilmek için dev gökada kümelerinin çevresindeki uzay-zaman haritasından yararlanılıyor.

abell 2744

Abell 2744 kümesi (NASA, ESA, and J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, and the HFF Team (STScI)).

Gökbilimciler sık sık çekimsel mercekleme adı verilen gökada kümelerinin büyütme gücü yardımıyla uzak gökadaları görmeye çalışır [1]. Erken evren döneminde oluşmuş cisimlerin uzaklık ölçümlerinde hata yapılabilir [2]. Şimdi gökbilimciler bu ölçümleri daha doğru yapabilmek için tüm mühendislik tekniklerini kullanarak yeni bir yöntem geliştirildi.

Takma adı Pandora’nın kümesi olan Abell 2744 adlı mamut gökada kümesi yardımıyla başka bir cismin yaklaşık 10 kat daha parlak olmasını sağladı. Mercekleme yöntemiyle aynı gökadanın üç büyütülmüş görüntüsünü elde ettiler.

Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nden Adi Zitrin: “Hubble ile yakın kızılötesi ve görünür ışık altında alınan görüntüler yardımıyla gökadanın çoklu kütleçekimsel mercekli görüntülerini elde etmeyi başardık. Başlangıçta uzaklıkları bilmiyorduk” diyor.

Ekip uzak gökadanın rengini analiz ederek uzaklığı kestirmeye çalışıyor. Evrenin genişlemesinden dolayı gökadadan yayılan ışığın tayfı kırmızıya doğru kayar. Bu kayma miktarı ölçülerek uzaklık hesabı yapılabilir. Ekip cismin kırmızıya kayma değerini 10 gibi rekor sayılacak bir değerde ölçtü. Bu ise cisimden yayılan ışığın bize 13 milyar yılda geldiğini gösterdi. Buna rağmen bu kadar uzaktaki cismin çok soluk görülmesi beraberinde ölçüm hatasının yüksek olmasına neden olabilir.

Hubble’ın Geniş Alan Kamerası 3 ile elde edilmiş uzak evren ve üç soluk cismin büyütülmüş görüntülerinden hareketle uzaklıkları hesaplanmaya çalışıldı (NASA, ESA).

Uzaklık hesabından emin olmak isteyen ekip Hubble ile elde edilen çoklu görüntülere başvurdu.

Hubble görüntülerindeki gökadaların üç büyütülmüş görüntüsünde açısal uzaklıklar ölçüldü. Gökbilimciler böylece soluk gökadanın uzaklık tahmininde gerçekleşebilecek merceksi etkiyi bozan özellikleri ortaya çıkardılar. Küme tarafından merceklenen daha yakındaki gökadaların açısal uzaklıklarını karşılaştırarak uzak cisimleri ayırdılar.

Ekip üyesi Tom Broadhusrt: “Bu göreli olarak optik bir güç gösterisidir. Bu uzaklıkları anlayabilmek için merceklerin her yönünü kullanabiliyoruz ki aslında büyük bir başarıdır. Yöntem bir kameranın merceğiyle odağı arasındaki ilişkiden uzaklığın hesabına benzer” diyor.

“Çalışma sonucunda ulaştığımız sonuç kırmızıya kayma miktarının 10’un altında olduğunu gösterdi. Bulduğumuz değer % 95 değerinde güvenilirdir. Mercekleme yöntemine göre daha yakındaki cisim daha kırmızı görünmektedir” diyor Zitrin.

Küçük bir damla gibi görünen gökadanın evreni, 13,8 milyar yıl yaşındaki şimdiki evrenin % 3’ü yani 500 milyon yıl yaşında görünüyor. Erken evrende oluştuğu görülen on kadar gökada arasında bu gökada daha sönük olduğundan diğerlerine göre daha uzaktadır.

“Bu cisim Büyük Patlama’dan 500 milyon yıl sonra bol miktarda oluşmuş küçük ve sönük gökadaların eşsiz bir örneğidir. Gözlem sırasında çok sayıda soluk gökada olduğunu gördük ki, bu cisimlerin aranmasına devam edilmelidir. Zaman içerinde bu gökadalar gelişmiştir” diyor Zitrin.

Analize göre gökada 850 ışık yılı genişliğinde ve 40 milyon Güneş kütlesinde olup, 100.000 ışık yılından daha fazla uzunluktaki gökadamıza göre oldukça küçüktür. Ayrıca gökadanın her üç yılda bir yıldız oluşturduğu da belirlendi [3]. Samanyolu’nun üretim hızının üçte biri hızda yıldız üretmesine karşılık gökadanın boyutu göz önüne alınırsa hızla büyüyen ve çok yıldız üreten olduğu söylenebilir. “Bu gibi gökadalar muhtemelen küçük yıldız kümelerden oluşmaktadır ancak altyapılarıyla ilgili bir bilgiye sahip değiliz. Mercekleme yönetemiyle elde edilen görüntülerde parlak bir yığın şeklinde görülürler. Küçük olmalarının bir nedeni de bu olabilir” diyor Zitrin.

Kütle çekimsel mercek etkisiyle büyütülerek gözlenen birinci cisim (NASA, ESA).

Kütle çekimsel mercek etkisiyle büyütülerek gözlenen ikinci cisim (NASA, ESA).

Kütle çekimsel mercek etkisiyle büyütülerek gözlenen üçüncü cisim (NASA, ESA).

Gökbilimciler arasında Büyük Patlama’dan sonra erken gökadaların evrendeki soğuyan hidrojeni ısıtıp ısıtmadığı tartışma konusu olmuştur. Yeniden iyonlaşma adı verilen bu süreçte hidrojenin ısınmasıyla oluşan ışıma evreni şeffaf hale getirmiştir [4].

“Gökadaların morötesi ışık yardımıyla evreni iyonize ettiğini düşünüyoruz. Ancak bunu kanıtlayacak yeterli sayıda gökada ve ışığı göremiyoruz. Bunun için sönük ve uzak gökadalara bakmak gerekiyor. Frontier Fields çalışması eksik bilginin tamamlanmasını sağlayacaktır” diyor Zittin [5].

Notlar

[1] Gökada kümelerinin kütle çekimi uzaktan gelen ışığın yolunu değiştirmesine ve ışık kaynağının daha büyük görünmesine yol açar. Bu olay kütle çekimsel mercek ya da kısaca mercekleme yöntemi olarak bilinir.

[2] Gökbilimciler spektroskopi ile bir cismin uzaklığını hesaplar. Uzaktaki gökadadan gelen ışık evrenin genişlemesi nedeniyle uzar ve bu kırmızıya kayma olarak bilinir. Kütle çekimsel gökadalara rağmen uzakta çok soluk görülen cisimlerin görülmesi ve uzaklıklarının hesaplanması zordur. Gökbilimciler bunun için daha hassas ölçümlere başvurmak zorunda kalırlar. Bu yöntemlerinden biri de cisimlerin görülen renklerine bakmaktır.

[3] Gökadanın ürettiği yıldız sayısı her üç yılda birden fazla ya da az olabilir. Bu rakam aslında Güneş kütlesine göre üretilen yıldız kütlesini gösterir.

[4] Yeniden iyonlaşmanın Büyük Patlama’dan 200 milyon yıl ile bir milyar yıl sonrasında meydana geldiği düşünülüyor.

[5] Bu gökada Frontier Fields programı çerçevesinde Hubble, NASA’nın Spitzer ve Chandra X-Işını Gözlemevi ile üç yıllık bir çalışma sonucunda tespit edildi.

Hubble/ESA


Düşünceniz

XHTML: Bu kodlardan yararlanabilirsiniz.: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*