5.6 Kuazarlar ve Genişleyen Evren

Kuazarlar

Konumları çok iyi bilinen bazı radyo kaynaklarının gözlendikleri yerlerde optik galaksi bulunamamıştır. Bununla beraber, bazı hâllerde radyo kaynağı ile aynı konumda olan sönük, yıldızımsı nesnelerin fotografı çekilmiştir. Böyle bir nesne ilk kez 1960 yılında 3C48 numaralı radyo kaynağının bulunduğu yerde keşfedilmiştir. Bu keşfi T. Matthews ve A. Sandage Amerikan Astronomi Derneği'nin 107 nci toplantısında aynı yıl açıklamışlardır. Cambridge kataloğuna göre 3C48 olarak bilinen bu ilk nesneden sonra, 1963 te 3C273 ve 1967 ye gelindiğinde 150'nin üzerinde benzer nesne gözlenmiştir. Bir yıldız gibi küçük göründüğünden bunlara "yıldızımsı nesne" (quasi-stellar object=quasar) adı verilmiştir.

Kuazarlar şimdiye kadar gözlenebilen en uzak cisimlerdir. Evrenin gözlenebilir en uç sınırlarındadırlar. Hem optik hem de radyo bandında müthiş enerji yayarlar. Tipik bir kuazarın yaydığı enerji, Güneş'in enerjisinden 10 trilyon kez daha fazladır. Bu enerji patlama şeklinde yayılmaktadır. Böyle bir enerjiyi tek başına uzaya yayabilen bir cismin kütlesinin çok büyük olması gerekir ki bunun da Güneş'in bir milyar katı civarında olduğu tahmin edilmektedir. Bu nedenle kuazarların galaksi çekirdekleri olabileceği düşünülmektedir.

3C273 isimli radyo kaynağı araştırıldığında, kuazarın tayfı alınabilecek kadar parlak olduğu belirlenmiştir. Bu belirlemeden sonra kuazarların yüksek kırmızıya kayma gösterdikleri keşfi yapılmıştır. (Kırmızıya kayma, ışık yayan kaynağın gözlemciden göreceli olarak uzaklaşması sonucu söz konusu kaynaktan gelen fotonların daha düşük enerjilere veya daha düşük frekanslara olan kaymasıdır.) Eğer bu Doppler kaymasından kaynaklanıyor ise 3C273 bizden ışık hızının % 16 sı bir hızla uzaklaşmaktadır. Benzer şekilde 3C48 kuazarının da bizden, ışık hızının % 37 si kadar bir hızla uzaklaştığı bulunmuştur. Galaksilerde bu kadar yüksek uzaklaşma hızı gözlenmemektedir. Uzaklaşma hızlarından, bize olan uzaklıkları Hubble yasası (Daha sonra açıklanacak...) yolu ile tayin edilebilmektedir.

1965 yılında yapılan radyo gözlemleri 3C273'ün radyo ışınımı akı yoğunluğunu, 3 yılda % 40 artırdığını göstermiştir. Bu gözlemler kuazarlarda zaman zaman radyo patlamaları olduğuna işarettir. 3C273, radyo yayını şiddetinde değişkenlik gösteren en aktif kuazarlar arasındadır. Bu tür değişken kuazarlar, optik bandta da değişkenlik göstermektedir.

Radyo frekanslarındaki müthiş aktivite, kuazarların çekirdeğinden periyodik olarak yüksek enerjili elektron bulutlarının atılması ile açıklanabilir. Bununla beraber elektron bulutlarının çekirdekten dışarıya atılmasını sağlayan mekanizmayı besleyen enerji kaynağının ne olduğu tam olarak bilinmemektedir. Kuazarlardaki bu büyük enerji gereksinmesinin, merkezdeki büyük kütleli kara deliklerin çekimi sonucu merkeze düşen maddenin ortaya çıkardığı çekim enerjisi ile karşılandığı düşünülmektedir.

Daha önce, 3C48 ve 3C273 ün yüksek kırmızıya kayma gösterdiklerinden söz edilmişti. Genel olarak kuazarlar, yüksek kırmızıya kayma göstermektedir. Birçok kuazarda kırmızıya kayma miktarının 2 ve daha yüksek olduğu bulundu. Burada kırmızıya kayma miktarı, ışık hızına yakın bir hızla hareket eden kaynaktan bize gelen ışığın dalga boyundaki farklılaşmanın, kaynaktan yayıldığı andaki dalga boyuna oranının ölçüsüdür (=Δλ/λ; Δλ= dalga boyundaki farklılaşma, λ= ışığın kaynaktan çıktığı andaki dalga boyu). Bu da kuazarların bizden uzaklaşma hızlarının ışık hızının %80 yöresinde olduğunu gösterir.

Yüksek kırmızıya kayma veya hızlarla ilgili başka açıklamalar önerilmiş ise de, kuazarların bizden uzaklaşma hızları tüm uzak galaksilerin uzaklaşmalarına neden olan evrenin genişlemesinden kaynaklandığı yaygın kabul görmüştür. Bu demektir ki kuazarlar çok uzakta, evrenin en uç noktalarında bulunmalıdırlar. Bize gelen ışık zaman içinde yol katettiğinden, uzağa bakmak, veya uzağı görmek demek, geçmişe bakmak veya geçmişi görmek demektir. Bu nedenle kuazarlar evrenin çok erken dönemine ait bilgileri bize göndermektedir. Bununla beraber bu evreyi incelemek için henüz yeterli veriye sahip değiliz.

Genişleyen Evren

Bizden yaklaşık 15 milyar ışık yılı uzaklıktaki gök cisimlerinin uzaklık ölçümleri yapılabilmektedir. Uzaklık ölçümündeki bu sınır teknolojinin koyduğu bir sınırdır.

Uzak galaksiler gözlendiğinde bizden uzaklaştıkları görülmektedir. Bu gözlemler ilk kez Hubble ve Lundmark tarafından 1920'lerde yapıldı. Aynı yıllarda Hubble, ABD'de Mount Wilson Gözlem Evi'nde yaptığı çalışmalarında birçok galaksinin uzaklıklarını tayin etti. Aynı galaksilerin uzaklaşma hızlarını da ölçtü. Ölçümlerini yaptığı 45 kadar galaksinin hızlarını uzaklıklarına karşı bir grafikte noktaladı. Bu grafiğin bir doğru olduğunu gördü ve hız ile uzaklık arasında aşağıdaki bağıntıyı elde etti:

V = H•d

Burada V, galaksinin bizden uzaklaşma hızı, d uzaklığıdır. H ise söz konusu grafikteki doğrunun eğimidir ve Hubble sabiti olarak bilinir. H sabitinin

yaklaşık değeri 17 km/sn/milyon ışık yılıdır. Bu demektir ki uzaklık 1 milyon ışık yılı artınca hız 17 km/sn artar. V-d arasındaki bu bağıntı evrenin genişlediğini gösteren meşhur Hubble yasasıdır. Bu yasaya göre başka galaksi kümelerinde bir cisim bizden ne kadar uzakta ise küme ile beraber o kadar büyük hızla bizden uzaklaşmaktadır. Bir önceki kısımda kuazarların çok uzaklarda gözlendiğini söyledik. Büyük hızlarla bizden uzaklaştıklarını da belirttik. Bu sonuçlar da Hubble yasasına uymaktadır.

Hubble'ın galaksi veya galaksi kümeleri için V-d grafiği Şekil 5.20 de görülmektedir. Yerel Grup dışındaki galaksilerin uzaklıkları ve galaksilerde gözlenen kırmızıya kayma miktarları (hızları) arasındaki ilişki, Şekil 5.21 de verilmiştir.

Şekil 5.20: Hubble'ın, galaksi kümeleri için çizdiği hız ve uzaklık bağıntısını veren bir grafik.