Uzayda uzaklık ölçümü nasıl yapılır? - Yuan-Sen Ting

Tüm dersi izleyin: http://ed.ted.com/lessons/how-do-we-measure-distances-in-space-yuan-sen-ting

Gökyüzüne baktığımızda, düz, iki boyutlu bir görüntü vardır. Peki Astronomlar yıldızların ve galaksilerin Dünya'ya olan mesafelerini nasıl kestiriyorlar? Yuan-Sen Ting bize trigonometrik paralaksların, standart mumların ve daha fazlasının Dünya'dan birkaç milyar yıl uzakta olan nesnelerin mesafelerini belirlemekte nasıl yardımcı olduklarını gösteriyor.

Ders: Yuan-Sen Ting
Animasyon: TED-Ed.

Işık bildiğimiz en hızlı şey.

O kadar hızlı ki
devasa mesafeleri

ışığın bu mesafeleri ne kadar
sürede aldığı ile ölçüyoruz.

Işık bir yılda yaklaşık
9,5 trilyon kilometre yol alır,

ki biz buna bir ışık yılı diyoruz.

Bunun ne kadar uzak olduğuna
örnek vermek gerekirse;

Apollo astronotlarının Ay'a
ulaşması dört gün sürmüştür.

Bu uzaklık Dünya'dan sadece
bir ışık saniyesi sürer.

Ayrıca, Güneş'ten sonra bize
en yakın yıldız olan Proxima Centauri

4,24 ışık yılı uzaklıktadır.

Samanyolu Galaksimiz ise
100.000 ışık yılı genişliğindedir.

Bize en yakın galaksi olan Andromeda ise

yaklaşık 2,5 milyon ışık yılı uzağımızda bulunur.

Uzay, aklın alamayacağı kadar geniş.

Peki yıldızların ve galaksilerin ne kadar
uzakta olduğunu nereden biliyoruz?

Nihayetinde, gökyüzüne baktığımızda
düz, iki boyutlu bir yer görüyoruz.

Bir yıldızın ne kadar uzakta olduğunu
elinizi doğrultarak anlayamazsınız.

Peki astrofizikçiler bunu
nasıl hesaplıyorlar?

Çok yakında olan nesneler için,

trigonometrik paralaks denen
bir yöntem kullanabiliriz.

Mantık oldukça basit.

Hadi deneyelim.

Baş parmağınızı uzatın
ve sol gözünüzü kapatın.

Şimdi, sol gözünüzü açıp
sağ gözünüzü kapatın.

Baş parmağınız oynamış gibi olurken

uzak nesneler oldukları
yerde duruyor olacaktır.

Aynı olay yıldızlara baktığımızda da olur

fakat uzak yıldızlar kolunuzdan
çok çok daha uzaktadır

ve Dünya çok büyük değildir.

Ekvator boyunca farklı
teleskoplarınız olsa bile

konum olarak fazla bir
değişim görmezsiniz.

Bunun yerine, altı ay boyunca yıldızların
görünen konumlarındaki değişime bakarız.

Bunlar Dünya'nın Güneş etrafındaki bir yıllık
yörüngesindeki yarı mesafe noktalarıdır.

Yazın ve kışın yıldızların
bağıl konumlarını ölçtüğümüzde

diğer gözümüzle bakmış gibi oluruz.

Yakın yıldızlar, uzak yıldız ve
galaksilerin arka planında

hareket etmiş gibi gözükür.

Fakat bu yöntem en fazla birkaç bin
ışık yılı uzaktaki nesneler için geçerlidir.

Galaksimizin ötesinde,
mesafeler o kadar büyük ki,

paralaks en hassas aletlerimizle bile
bulunamayacak kadar küçük kalıyor.

Bu noktada, "standart mumlar"
denilen göstergeleri kullandığımız

başka bir yönteme başvurmamız gerekiyor.

Standart mumlar, yapısal
parlaklık veya aydınlatma güçlerini

çok iyi bildiğimiz nesnelerdir.

Mesela, ampülünüzün ne kadar
parlak olduğunu biliyorsunuz

ve bir arkadaşınızdan bu ampülü tutarak
uzaklaşmasını istiyorsunuz.

Arkadaşınızdan gelen ışık
miktarının aranızdaki mesafenin

karesi oranında azalacağını biliyorsunuz.

Yani, aldığınız ışık miktarını ampülün

yapısal parlaklığı ile karşılaştırarak

arkadaşınızın ne kadar
uzakta olduğunu söyleyebilirsiniz.

Astronomide, ampülümüzün yerini
"sefeid değişkeni" olarak adlandırılan

özel bir yıldız türü alır.

Bu yıldızlar yapı olarak dengesizdirler,

sürekli şişip inen balona benzerler.

Bu genleşme ve büzülmeler, parlaklıklarının
değişmesine neden olduğundan,

daha aydınlık yıldızların daha yavaş
değişmesinden yola çıkarak,

bu döngünün periyodunu ölçüp
aydınlatma gücünü hesaplayabiliriz.

Gözlemlediğimiz yıldızların parlaklıkları ile

bu yolla hesapladığımız
yapısal parlaklıkları karşılaştırarak

ne kadar uzak olduklarını söyleyebiliriz.

Ne yazık ki, bu hikayenin sonu değil.

Sadece 40 milyon ışık yılı uzaklığa kadar olan
tek yıldızları gözlemleyebiliyoruz.

Bundan ötesi çözülemeyecek
kadar bulanıklaşıyor.

Fakat neyse ki başka
bir tür standart mum var:

Ünlü tip 1a süpernova.

Süpernovalar, yani dev yıldız patlamaları
yıldız ölümlerinin bir çeşididir.

Bu patlamalar o kadar parlaktır ki

meydana geldiği yerde
diğer galaksileri gölgede bırakır.

Yani, bir galaksideki her bir yıldızı göremesek bile,

oluşan süpernovaları görebiliyoruz.

Görünüşe göre, tip 1a supernovaları standart mumlar
olarak kullanılabiliriz,

çünkü yapısal olarak parlak olanlar
sönük olanlardan daha yavaş sönerler.

Parlaklık ve sönme hızı

arasındaki bu ilişkiden

bu süpernovaları, birkaç milyar ışık yıllık

uzaklıkları incelemek için kullanabiliriz.

Peki ama bu kadar uzaktaki nesneleri
görmek neden bu kadar önemli?

Işığın ne kadar hızlı yol aldığını hatırlayın.

Örneğin, Güneş'in yaydığı ışığın
bize ulaşması sekiz dakika sürer,

yani şu anda gördüğümüz ışık Güneş'in
sekiz dakika önceki resmidir.

Büyük Ayı'ya baktığınızda,

80 yıl önceki görüntüsünü görürsünüz.

Ya şu isli galaksiler?

Milyonlarca ışık yılı uzaktalar.

Işığın bize ulaşması
milyonlarca yıl sürmüştür.

Yani evrenin kendi içinde
bir zaman makinesi var.

Ne kadar uzağa bakarsak,
evrenin o kadar gençkenki durumunu gözlemleriz.

Astrofizikçiler evrenin tarihini okuyup

nasıl ve nereden geldiğimizi anlamaya çalışıyorlar.

Evren bize devamlı olarak ışık
biçiminde bilgi gönderiyor.

Geriye bunları çözmek kalıyor.