Galaksilere olan uzaklıkları tahmin etme–2

Bir önceki yazımızda bağıl uzaklıklar yerine büyüklüğü kulandık. Fakat büyüklük gerçek bağıl uzaklığa dönüştürülebilir. Bağıl uzaklığı bulmak için önce büyüklüğü logaritmik birimden gerçek birime dönüştürüz. Büyüklüğün gerçekte ölçtüğü değer ışık akısıdır. Bu akı belli bir zamanda Dünyaya ulaşan ışığın miktarıdır. Işık akısını (F), büyüklükten (m) bulmak için aşağıdaki formülü kullanıyoruz.

F = 2.51^-m

Burada F, Dünyaya ulaşan ışık akısını bir standart ile karşılaştıran bağıl bir sayıdır. Buradaki standart kuzey yarım küredeki Vega Yıldızı’nın ışık akısıdır. Fakat biz sadece bağıl uzaklıklara baktığımızdan bağıl ışık akılarına bakabiliriz. Şimdi ışık akısının karekökünü alalım. Karekökün tersini alalım. Elde ettiğimiz sonuç bir galaksiye olan bağıl uzaklıktır. Bağıl uzaklıkları anlamayı kolaylaştırmak için bize en yakın galaksinin bağıl uzaklığına 1 diyelim. Öğleyse en yakın galaksiden iki kat uzaklıktaki galaksinin bağıl uzaklığı 2 olur.

Bağıl uzaklıkları normal uzaklığa dönüştürmek için en yakın galaksinin bağıl uzaklığı ile iki kat uzaklıktaki galaksinin bağıl uzaklığını oranlayalım. O zaman;

d1/d2 = 1/x olur.

Buradan iki kat uzaklıktaki galaksinin normal uzaklığı bulunur.  Bu şekilde daha uzaktaki galaksilere olan normal bağıl uzaklıkları bulabiliriz. Bu teknik ile galaksilere olan gerçek bağıl uzaklılar hesaplanabilir.

Galaksilerin uzaklıklarını tahmin etmenin başka bir yolu da galaksinin görünen büyüklüğüne bakmaktır. Galaksi ne kadar uzaktaysa şekli o kadar küçük olacaktır. Bu yol ile galaksinin bağıl uzaklığını bulmak için, galaksinin görünen şeklinin uzunluğunu uygun bir birimle (cm vb.) ölçeriz. Bütün galaksilerin aynı boyutlara sahip olduğunu farz ettiğimizde ve bu sayının tersini aldığımızda galaksinin bağıl uzaklığını bulursunuz.

Bir galaksiye olan gerçek bağıl uzaklığı bilseniz dahi yine başka problemle karşılaşırsınız: Farklı galaksiler farklı özelliklere sahip olurlar. Bir galaksinin normal bir galaksiden iki kat geniş olduğunu farz ediniz. Dünyadan, bir galaksinin görüntüsüne bakarak bilgi ediniriz. Galaksinin büyük görüntüsünü gördüğümüzde galaksinin gerçekte büyük olup olmadığını bilemeyiz. Sadece bize yakın olduğunu farz ederiz. Galaksinin gerçek özelliklerini bilmediğimizden, bize olan gerçek uzaklığını bilemeyiz. Gerçek uzaklığı bilemediğimizden bu tekniklerle bulduğumuz uzaklıklar Hubble diyagramında yanlış sonuçlar vermektedir. Bu problemin üstesinden gelmek için galaksilere tek tek değil galaksi kümelerine bakacağız.

Galaksi kümelerine olan uzaklıkları tahmin etme

Galaksilerin özellikleri hakkındaki bilgi eksikliğimizi gidermek için, galaksi kümelerini istatistiki birimler ya da galaksi toplulukları olarak ele alabiliriz. Küçük galaksi grupları bir düzine üyeye sahipken zengin galaksi kümeleri binden fazla üyeye sahip olabilmektedirler. Her bir galaksinin özellikleri çok farklı olmalarına rağmen, bir küme içindeki galaksilerin ortalama özellikleri kâinattaki galaksilerin ortalama özellikleri ile yanı olmalıdır. Kümeler ne kadar fazla üyeye sahipse, istatistiki verilerimizin o kadar güvenli olduğundan emin oluruz.

Bir galaksi kümesindeki galaksiler bize ortalama aynı uzaklıkta (hem bağıl hem de mutlak olarak) olurlar. Bu şu demektir: Bir kümedeki galaksilerin görünür boyutları ve parlaklıkları gerçek boyut ve parlaklıkları ile orantılı olur. Yani örneğin A kümesindeki galaksilerden biri değerinden 3,5 kat daha parlak görünüyorsa gerçekte de 3,5 kat daha parlaktır. Bir galaksi kümesindeki üyelere bakarak bu kümdeki galaksiler arasındaki değişimlerin bir resmini çıkartabiliriz.

Galaksinin uzaklığını bulmaya çalıştığımızda önemli olan hangi galaksinin gerçekte kümenin bir elemanı olduğunu bilmektir. Çünkü gökyüzünde aynı bölgede bulunan iki galaksi aynı kümenin elemanımıdır bilemeyiz. Bu iki galaksi aynı doğrultuda olup çok farklı uzaklıklarda bulunabilirler.

Aşağıdaki benzetme bir galaksiyi bir kümeye koyup koyamayacağınız hususunda size yardımcı olabilir. Galaksilerin bina, grup ve kümelerin ise ilçe ve il olduklarını düşününüz. Yüksek bir kulenin üzerinde teleskopunuzla çok geniş ve düz bir ovayı taradığını düşünün. Göreviniz bu ovada bulunan binaların, ilçelerin ve şehirlerin yerini tespit edip size olan uzaklıklarının haritasını çıkartmaktır. Teleskopunuzda gördüklerinizin dışında başka bilgilerden istifade etmenize izin yoktur.

Prensip olarak küçük bir ilçe daha yakın olduğundan uzaktaki bir büyük şehir kadar gözükebilir. Fakat küçük bir ilçeyi büyük bir şehir ile karşılaştırmazsınız. Çünkü bu bina topluluklarının bağıl uzaklıklarını tespit edecek diğer bilgilere sahipsiniz.

Her bir küme için galaksilerin bu kümenin bir üyesi olup olmadığını düşününüz. Aynı kümedeki galaksilerin hangi özellikleri benzer olur? Hangi özellikler geniş bir çeşitlilik gösterir? Sadece resme bakarak bir galaksinin kümeye ait olup olmadığını nasıl söyleyebilirsiniz? Bu ipuçlarından ve işaretlerden bazıları nelerdir? Uzaydaki galaksilerin bağıl uzaklıklarını tahmin etmek için uyguladığımız teknikler neler olabilir?

Hangi galaksilerin kümenin bir üyesi olduğunu öğrendiğinizde, her bir kümedeki galaksiler arsındaki farklılıkları karşılaştırabilirsiniz. Örneğin bir galaksinin bir kümedeki ortalama boyutu diğer bir kümedeki galaksinin ortalama boyutuna eşit olmalıdır. Veya bir kümedeki en parlak galaksi diğer bir kümedeki en parlak galaksi ile aynı parlaklığa sahip olmalıdır.

Galaksilerin bağıl uzaklıklarını hesaplamanın çok mükemmel bir yolu yoktur. Fakat bazı yollar diğerlerinden daha iyi doğru sonuçlar doğurabilir.

Nuri Balta