Gece gökyüzü neden karanlık?
Bu basit sorunun cevabını bildiğinizi düşünüyorsunuz değil mi? İlk bakışta çok kolay bir soru gibi gözüküyor.
“Neden olacak? Güneş yok da ondan karanlık” dediğinizi duyar gibiyim. Bence çok da emin olmayın. Bakın bu fotoğrafta Güneş var fakat uzay hala karanlık.
Gündüzleri gökyüzünün aydınlık olmasının sebebi elbette Dünyamızın bir atmosferinin olması. Güneş’ten gelen beyaz ışık Dünya atmosferinde yol alırken birçok parçacıkla çarpışarak saçılır. Böylece mavi bir gökyüzüne sahip oluruz. Bu fotoğrafa tekrar bakacak olursak o zaman sorumuzu belki de şöyle değiştirmeliyiz.
Uzay neden karanlık?
Eğer neden bahsettiğimi anlamadıysanız endişelenmeyin çünkü bu videoda uzun uzun bu sorunun cevabını arayacağız. Bir sürü şey öğreneceksiniz.
Soru tam olarak şu:
Eğer evren sonsuzsa ve sonsuz sayıda yıldız içeriyorsa, yani her yönden sonsuz miktarda ışık bize doğru geliyorsa o zaman uzay neden karanlık? İlla sonsuz olması da gerekmiyor. Sonuçta evrenimiz her yönde milyarlarca galaksiyle dolu. E peki durum buysa neden gökyüzü ışıl ışıl değil?
Gelin yine bir yolculuğa çıkalım arkadaşlar.
İçindekiler
Giriş
Gökyüzü; binlerce yıldır insanları düşünmeye, sorgulamaya ve hayranlık duymaya iten sonsuz bir tablo. Gökbilimciler gündüz bizi ısıtan Güneş’e bakıp, geceleri ise loş ışığıyla Ay’ı ve yıldızları merak edip astrofiziğin temellerini attılar. Gökyüzündeki cisimlere gezegen, yıldız gibi isimler taktılar…
Elektriğin keşfedilip günlük hayatımızda kullanılmaya başlanmasından beri özellikle şehirlerde yaşayan insanlar bu muazzam gökyüzü tablosundan mahrum kaldılar. Ben de bunlardan biriyim. Geceleri gökyüzünde çok seyrek yıldız görebiliyorum. Bunun sebebi yarattığımız müthiş ışık kirliliği.
Işık Kirliliği
1994 yılında Amerika’nın Los Angeles kentinde sabah 4.30’da 6,7 büyüklüğünde bir deprem yaşandı. İnanılmaz bir kaos yaşanmış ve şehrin her yerinde elektrikler kesilmişti. Elektrik kesintisi sırasında çok sayıda insan evlerini terk etti ve sokaklara döküldü. İlk fark ettikleri şey, her yer ürkütücü şekilde karanlıktı. Normalde Los Angeles çok ışıklı ve uyumayan bir şehirdi. Halk ilk defa böyle topyekûn bir elektrik kesintisiyle karşı karşıya kalmıştı.
Asıl şoku kafalarını kaldırıp gökyüzüne baktıklarında yaşadılar. Parıldayan yıldızların sayısı o kadar çoktu ki şaşakaldılar. Üstelik havada devasa gümüşi bir bulut vardı. Ama bu bulut yıldızların önünde değil arkasındaydı. Hemen telefonlarına sarılıp rasathaneleri ve acil servisi aradılar. Bulut herkesi korkutmuştu.
1994’te insanların gördüğü o gümüşi bulut neydi biliyor musunuz arkadaşlar? Aslında her gece gökyüzümüzde asılı duran Samanyolu Galaksisi’nin merkezindeki yoğun yıldız kümeleri. İnsanlar çok uzaktaki bu yıldızların loş ışığını bulut şeklinde görüyorlardı. Işık kirliliğine o kadar alışmışlardı ki hayatlarında ilk defa gördükleri bu manzara karşısında küçük dillerini yuttular.
İşte birçoğumuz aynı durumla karşı karşıyayız ve gökyüzünü normalde olduğu haliyle hiç görmedik desek yeridir.
Kusursuz koşullar altında Dünya’nın doğru yerinde, yılın doğru zamanında ve sıfır yapay ışığın olduğu bir bölgede olsaydınız, çıplak gözle bile on binlerce yıldız görebilirdiniz. O gümüşi bulut sizi de büyüleyebilirdi. Küçük bir teleskopla ise yüzbinlerce yıldız ve galaksi görmeniz mümkün olurdu.
Yine de Samanyolu’ndaki bütün yıldızların yanında bu sayıların sözünü bile etmeye değmiyor. Samanyolu’nda 400 milyara yakın yıldız olduğunu düşünürsek tümünün binde biri bile etmez.
Bilim İnsanları Paradoksa Kafa Yoruyor
Peki bütün bunları niye anlatıyorum. Konuyu nereye bağlayacağım?
Demek istediğim şu:
Eski evren görüşünde, evrenin ezeli ve durağan olduğu görüşü hâkimdi. Ama işin aslının böyle olmadığı geçen yüzyılda anlaşıldı. Düşünsenize ezelden beri var olan bir evrende bulunan sonsuz yıldız olsaydı, şu anki görüş alanımızdan çıkan bütün doğrular bizi bu sonsuz sayıdaki yıldızlardan birine götürürdü. Çünkü evren ezelden beri var ve milyarlarca ışık yılı uzakta olsalar bile o yıldızların ışıklarının ulaşması için gereken zaman geçmiş. Böyle olunca da gökyüzünün her noktası ışıl ışıl olmalıydı.
Bugün evrenin ezelden beri var olmadığını biliyoruz. Buna rağmen sadece bizim galaksimizde bile bulunan milyarlarca yıldızla beraber tüm evrende yeterince fazla miktarda, hatta dünyadaki her kum tanesine karşılık evrende 1000 adet yıldız olduğunu biliyoruz. E o zaman yine de uzay yıldız ışıklarıyla ışıl ışıl parlıyor olmalıydı değil mi? Ama parlamıyor, hatta bayağı karanlık.
Ama neden?
İşte bu paradoksa Olbers Paradoksu deniyor. Bu aslında oldukça ciddi bir soru. Öyle ki, gökbilimciler yanıtı bulana kadar yüzyıllarca üzerine kafa yormuşlar.
Eski Evren Görüşü
Bu soruya ilk kafa yoran bilim insanı Kopernik’in ölümünden birkaç yıl sonra 1546’da doğan İngiliz astronom Thomas Digges’ti.
Ama ben sizi evren modelimizin nasıl geliştiğini görebilmeniz için biraz daha geriye götüreceğim.
M.S. 2.yüzyılda yaşamış olan Yunan Batlamyus tarihin en önemli bilim kitaplarından biri olan El-Mecisti (Almagest) adlı eserinde hatalı bir şekilde Güneş’in Dünya çevresinde döndüğünü iddia etmişti. Dünya’yı evrenin merkezine koyan modeli, bin yıldan uzun süre dünyanın her yerindeki gökbilimcilerin ana modeli oldu.
Modern Evren Görüşünün Doğuşu
Sonra modern gökbilimin babası Kopernik geldi ve Batlamyus’un yermerkezli modelini çöpe atıp Güneş ve Dünya’nın rollerini değiştirdi. Fakat Kopernik’in de yanıldığı bir nokta vardı. Dünya’yı evrenin merkezindeki ayrıcalıklı yerinden etmekte haklıydı. Ama bu sefer de Güneş’i evrenin merkezine koymuştu. Yaptığı çizimlerde tüm yıldızları Güneş’in çevresine, dıştaki sabit bir yörüngeye yerleştirdi. Onun sisteminde sadece gezegenler değil, yıldızlar da Güneş’in çevresinde dönüyordu.
Sonra Digges çıktı ve Kopernik’in sistemini alarak yıldızları yörüngelerinden kurtardı. Çevredeki sınırsız boşluğa dağıttı. Böylece içinde sonsuz sayıda yıldızın bulunduğu sonsuz bir evren görüşünü ciddi anlamda ilk ortaya atan kişi oldu.
Bugün biliyoruz ki Güneşimiz evrende ayrıcalıklı bir konumda, bir merkezde değil. Hatta evrenimizin merkezi diye bir yer de yok. Her yöne doğru sonsuza dek gidiyor olması mümkün. Bunu bilmiyoruz.
Digges’in, bu her yıldızın aynı uzaklıkta olması gerekmediği şeklindeki yorumu şu sonuca yol açtı. Daha parlak olan yıldızlar daha yakında, daha silik olanlar ise daha uzaktaydı. Böylesi bir fikir o devirde tam anlamıyla bir devrimdi.
Sonsuz bir uzayda sonsuz yıldız olduğunu hayal edince Digges’in aklına kaçınılmaz olarak o soru geldi:
Gece niye karanlık olur?
Ancak Digges açısından ortada bir paradoks yoktu. Uzaktaki yıldızların ışıkları görünmeyecek kadar silikti o kadar.
1610’da gök bilimci Alman Johannes Kepler, başka bir çözüm sundu. Gecenin karanlık olmasını, evrenin sonlu olmasıyla açıkladı. Yıldızlar arasındaki karanlık, evreni çevreleyen dış duvarın karanlığıydı.
Kepler’den 100 yıl sonra bir başka gök bilimci İngiliz Edmond Halley soruyu bir daha ele aldı ve Digges’in ilk çözümünü destekler bir sonuca ulaştı:
“Evren sonsuzdur, fakat uzaktaki yıldızlar çok silik olduğundan görünmezler. Gece bu yüzden karanlıktır” dedi.
Anlayacağınız bilim insanları dönüp dolaşıp aynı cevabı buluyordu arkadaşlar. Aslında cevap gayet mantıklı duruyor değil mi?
Evet öyle, fakat doğru değil.
Paradoks Çözülemiyor
Bu cevabın soruyu çözmediğini gösteren ilk kişi, İsviçreli gök bilimci Jean-Philippe de Cheseaux olacaktı. Cheseaux, işe bazı varsayımlarda bulunarak başladı.
Ortalama olarak evrenin her yerinde yıldızların parlaklıklarının aynı olduğunu varsaydı. Evrendeki tüm yıldızların tıpkı bir soğanın katmanları gibi, eşmerkezli katmanlar halinde çevremizde gruplanarak sonsuza dek uzandığını hayal etti. Ardından geometrik hesaplamalar sayesinde şunu ispatladı:
İç katmandaki yıldızlar daha parlak olsa da, dış katmanların hacmi daha büyük olduğu ve dolayısıyla içlerinde daha çok yıldız barındırdıkları için, bu iki etki birbirini dengeleyecek ve her katmanın toplam parlaklığı birbirine eşit olacaktı. Yani uzaktaki yıldızların silik olması bir şeyi değiştirmeyecekti. Daha çok yıldız daha fazla ışık demekti.
O zaman geriye tek bir açıklama kalıyordu. Evren sonsuz olamazdı. Eğer öyle olsaydı geceleri karanlık olmazdı.
Ardından sahneye paradoksa adını veren Heinrich Olbers çıktı. 1823’te yayınladığı bir makalede gece gökyüzünün neden karanlık olduğunu daha farklı açıkladı. Uzayın yıldızlararası gaz ve tozla dolu olduğunu, bunların uzaktaki yıldızlardan gelen ışığı örttüğünü savundu.
Ancak biz bugün biliyoruz ki yeterli zaman geçince o tozlar ve gazlar bile emdikleri ışık yüzünden ısınıp örttükleri yıldızlar gibi parıldamaya başlar.
Yani paradoksun çözümü bu da değildi.
Buraya kadar gök bilimcilerin paradoksa nasıl yaklaştıklarını ve evrenle ilgili bilgilerimizin zaman içinde nasıl değiştiğini gördük. Fakat fark ettiğiniz üzere sorunun cevabını hala bulamadık. Uzay neden karanlık?
Ama çok yaklaştık.
Büyük Patlama Kanıtlanıyor
20.yüzyılın başında Einstein, genel görelilik kuramını ortaya koyduğunda denklemler evrenin büzülüyor olması gerektiğini gösterdi. Çünkü kütle çekimi galaksileri birbirine doğru çekmeliydi. Ama evren büzülmüyordu. O zamanki kabule göre sabitti.
Ortada bir terslik vardı. Einstein köklü bir değişiklik yapmak yerine denklemlere yama yapmaya karar verdi. Kütle çekimin içe doğru çekişini dengelemek için, buna karşı koyan bir “kütle itim kuvveti” olması gerektiğini iddia etti. “Kozmolojik sabit” adıyla bilinen bu kuvvet, kütle çekim kuvvetini dengeleyecek ve galaksilerin birbirine yaklaşmasını önleyerek evreni sabit tutacaktı.
Fakat beklenmedik bir gelişme oldu.
1922’de Aleksandr Friedmann adındaki bir Rus evrenbilimci, çok daha farklı bir sonuca vardı ve dedi ki:
“Einstein yanılıyor olabilir. Belki de evreni dengeli tutacak bir kozmolojik sabite gerek yoktur. Belki de evren genişliyordur.”
Friedmann’ın kuramına o zaman için hiç kimse hazır değildi. Ancak bir kanıt bulunursa buna inanılabilirdi.
Aradan daha birkaç yıl geçmişti ki kanıt bulunuverdi.
Edwin Hubble 1923 yılında güçlü teleskobu yardımıyla gökyüzündeki bulutsuların Samanyolu’nun içinde yer alamayacak kadar uzakta olduğunu keşfetti. Aslında bu sarmal bulutsu sanılan yapıların hepsi başlı başına birer galaksiydi. Daha da ilginci yerel grup haricindeki tüm galaksiler Dünya’ya olan uzaklıklarıyla doğru orantılı bir hızla bizden uzaklaşıyordu. Teleskobunu gökyüzünün neresine doğrultursa doğrultsun aynı olayı gözlemledi. Friedmann’ın genişleyen evren fikri doğrulanmıştı.
Hubble doğru bir mantıkla, evrenin şu anda genişliyor olmasını göz önünde bulundurarak eskiden daha küçük olması gerektiğini iddia etti. Dolayısıyla eskiden bir zamanlar evrendeki tüm galaksilerin iç içe, evreninse sıkış tepiş olduğu bir dönem olmalıydı. Daha da geçmişe gidersek tüm bu galaksilerin sıkışarak tek bir noktada birleştiği bir an olmalıydı.
Öyle bir an vardı. O an Büyük Patlama’ydı.
Karanlık Enerji
Bugün biliyoruz ki Hubble haklı. Galaksiler arasındaki uzay boşluğu sürekli genişliyor. Üstelik bu genişlemenin hızı gittikçe artıyor. Görünüşe bakılırsa kütle çekiminin etkisiyle genişleme yavaşlayacağı yerde, daha da kuvvetli bir şey galaksileri birbirinden uzağa ittiği için genişleme hızlanıyor. O şeye bilim insanları bugün karanlık enerji adını veriyor. Bu konuyu daha önce konuşmuştuk. Aslında Einstein bir bakıma yine haklı çıkmış diyebiliriz. Einstein’ın kozmolojik sabit olarak denklemlerine eklediği şey evreni sabit tutmaktansa genişlemesini sağlıyor.
Büyük Patlama’nın tek kanıtı Hubble’ın keşifleri değil elbette. Daha önce Büyük Patlama videosunda kozmik mikrodalga arkaplan ışıması denen zayıf ışığın keşfinden ve bunun büyük patlamanın bir başka kanıtı olduğundan bahsetmiştik. Onu da izleyebilirsiniz.
Olbers Paradoksu’nu Çözmek
Başından beri cevabını aradığımız paradoksumuza nihayet bir yanıt verebiliriz arkadaşlar. Uzay karanlık çünkü evrenin bir geçmişi var. Evren büyük patlamayla oluştu ve sürekli genişliyor. E ışık hızının da bir limiti var. Kozmik boyutlara göre düşündüğümüzde ışık hızı bile etkileyiciliğini yitiriyor.
Şimdi evrenimizin bugünkünden çok daha genç ve küçük olduğunu düşünün. Evrenin bir ucunda bulunan bir ışık demetinin dünyamıza doğru yola çıktığını varsayın. Fakat ışık demeti yolculuğuna devam ederken evren sürekli genişliyor. Üstelik artan bir ivmeyle. Evren genişlediğinden ışığın katetmesi gereken yol da giderek artıyor. Dolayısıyla bu ışık demeti Dünya’ya ya hiç ulaşamayacak ya da o ulaştığında biz burada olmayacağız. Belki Dünya bile olmayacak.
Big Bang’ten bu yana geçen 13.8 milyar yıl içinde hangi gök cisimlerinin ışığı bize ulaşmak için yeterli zamanı bulduysa onları görebiliriz. Gözlemlenebilir evren dediğimiz bu ufkun ötesindeki hiçbir şeyin ışığı bize ulaşamaz.
Sonuç
Sonuç olarak; gecelerin karanlık olması, daha doğrusu uzayın karanlık olması, evrenimizin genişlediğine ve bir başlangıcının olduğuna destek veren kanıtlardan biri durumunda.
Bu videoda bir sürü şey öğrendik. Artık Büyük Patlama’nın çok daha basit ve ikna edici bir kanıtına sahipsiniz. Tek yapmanız gereken gece kafanızı kaldırmak ve parlayan yıldızların arasından uzayın derin karanlığına bakmak…
Kaynaklar ve İleri Okuma:
Paradoks – JIM AL-KHALILI
https://timeline.com/los-angeles-light-pollution-ebd60d5acd43
