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.
