Gökyüzündeki en parlak nesne nedir? Kesin cevap Güneş’tir. Ancak, doğal parlaklık ile algılanan parlaklık arasındaki ayrım durumu karmaşıklaştırır. Güneş diskinin çok küçük bir bölümü bile doğrudan bakıldığında gözlerinize zarar verecek kadar parlaktır. Güneş bize olan yakınlığı nedeniyle parlak görünür. Bir ışık kaynağından uzaklaştıkça, parlaklığı azalmış görünür. Gökbilimciler bu olguyu mutlak büyüklük ile görünen büyüklük arasındaki eşitsizlik olarak adlandırırlar. İlki doğal parlaklığı ifade ederken, ikincisi Dünya’dan algılanan parlaklığı ifade eder.
Peki Kozmik Parlaklıkta Aşırılıklar varsa nasıl ifade edeceğiz? Şimdi biraz ayrıntıya girelim. Matematiksel olarak, bir cismin birim zamanda yaydığı enerji olarak tanımlanan parlaklık ile bu enerjinin birim alan başına bize ulaşan miktarını ölçen akı arasındaki farktır. Aynı L parlaklığına sahip iki nesne için, daha az D mesafesinde bulunan nesne daha büyük bir algılanan F parlaklığı sergileyecektir. Eğer iki nesne aynı parlaklığa sahipse, daha uzakta bulunan nesne daha aydınlık görünür.
F = L / 4πD² veya L = F – 4πD² (Denklem 1)
Dolayısıyla makaleyi bu noktada sonlandırabiliriz. Güneş gözlemlenebilen en parlak cisimdir ve gökkubbedeki ikinci en parlak yıldız olan Sirius’tan 13 milyar kat daha parlaktır. Ancak, soruyu yeniden soralım: Gökyüzündeki en parlak nesne nedir? Eğer tüm gök cisimleri Dünya’dan eşit uzaklıkta olsaydı, hangisi en büyük parlaklığa sahip olurdu? Süpernovalar gibi geçici kaynakların tartışmasını daha sonraki bir zamana erteleyerek, sabit bir parlaklık yayan cisimlere odaklanacağız.
Gök Cisimleri olan Yıldızlar
Güneş her saniye yaklaşık 500 milyon ton hidrojen yakarak 4 × 1026 watt elektrik üretir ki bu da günümüz uygarlığını mevcut tüketim hızıyla 600.000 yıl boyunca ayakta tutmaya yetecek bir enerjidir. Diğer yıldızlarla kıyaslandığında Güneş dikkat çekici değildir. Orion’un sol omzunda (Dünya’dan bakıldığında) yer alan kırmızı süperdev yıldız Betelgeuse, Güneş’ten 90.000 kat daha büyük bir parlaklığa sahiptir. Bununla birlikte, Betelgeuse takımyıldızındaki en parlak yıldız değildir; Orion kuşağının merkezinde yer alan Alnilam daha parlaktır.
En geniş yıldız fidanlıklarında Güneş’i, Betelgeuse’u ve hatta Alnilam’ı bile aşan büyüklükte yıldızlar oluşur. Galaktik komşumuz olan Büyük Macellan Bulutu’ndaki BAT99-98 yıldızı yaklaşık 225 güneş kütlesine sahiptir.
Büyük yıldızlar asla tamamen kararlı değildir; ancak BAT99-98’in parlaklığı şu anda Güneş’in 5 milyon katı olarak nispeten sabit kalmaktadır. Eğer BAT99-98 güneş sisteminde Güneş’in yerini alsaydı, mehtaplı geceler Güneş’in altında öğle vakti bulutlu bir gün kadar aydınlık olurdu. (Günler çok daha az keyifli olurdu.) Uzun süreler boyunca daha fazla parlaklık sergileyen tek başına bir yıldızdan haberdar değiliz.
Galaksiler
Dünya’dan yaklaşık 650 milyon ışık yılı uzaklıkta, Erboğa Takımyıldızı’nda, büyük eliptik galaksi ESO 383-76 bulunur. Samanyolu’ndan 20 kat daha fazla parlaklığa ya da Güneş’ten 4 × 1011 kat daha fazla parlaklığa sahiptir.
Ancak galaksiler arasındaki mevcut rekorun sahibi çok daha uzaktadır. Baby Boom galaksisi o kadar uzak ki kırmızıya kaymasını (z = 4.547) ölçüyor ve bunu uzaklığa çevirmek için kozmolojik modellerden yararlanıyoruz. Galaksinin teleskop fotoğrafları dikkat çekici değildir, sadece küçük bir kızılötesi ışık lekesi olarak görünür. Ancak, mesafe göz önünde bulundurulduğunda ve parlaklığı hesaplamak için denklem 1 kullanıldığında, galaksi Güneş’in tüm dalga boylarındaki toplam çıktısından 1013 kat daha büyük bir kızılötesi parlaklık sergilemektedir.
Parlaklığın kaynağı ve galaksiye adını veren özellik, olağanüstü bir yıldız oluşum dalgasıdır. Galaksimizin boyutlarının sadece küçük bir bölümünü oluşturmasına rağmen, Baby Boom galaksisi Samanyolu’ndan 400 kat daha büyük bir hızla yıldız üretmektedir.
Kuasarlar
1950’lerde radyo astronomları evrende yeni keşfedilen radyo yayıcılarına görsel paralellikler aradılar. Büyük teleskoplarla yapılan kapsamlı gözlemler, bazı kaynakların üzerine bindirilmiş zayıf yıldız benzeri nesneler ortaya çıkardı. Ancak, bu “yıldızlar” bilinen hiçbir yeryüzü elementiyle aynı hizada olmayan spektral çizgiler sergiliyordu.
Bunlar yarı-yıldız radyo kaynakları olarak adlandırıldı ve “kuasarlar” olarak kısaltıldı.
1963 yılında Maarten Schmidt, 3C 273 kuasarındaki esrarengiz spektral çizgilerin, cismin Dünya’dan ışık hızının önemli bir kısmında uzaklaşması koşuluyla hidrojen, oksijen ve bilinen diğer elementler olarak aydınlatılabileceğini göstermiştir. Kozmosun genişlemesi, 3C 273’ün ortalama bir yıldızdan çok daha parlak, uzak bir nesne olduğunu göstermektedir; Güneş’e kıyasla görünür ışıkta 4 trilyon kat daha fazla enerji yaymaktadır ve görünür ışık toplam radyasyonunun sadece bir yüzdesidir.
Artık 3C 273 ve diğer kuasarların uzak galaksilerin çekirdeklerini temsil ettiği anlaşılmıştır. Bu çekirdeklerin her birinin içinde süper kütleli bir kara delik olağanüstü bir hızla gaz, toz ve yıldız biriktirmektedir. 3C 273’ün çekirdeği o kadar büyük miktarda enerji yayıyor ki, çekirdek tüm galaksinin parlaklığını aşarak galaksiyi gökyüzünde sadece bir nokta haline getiriyor.
Gökbilimciler yaklaşık bir milyon kuasar tespit etmişlerdir. Bunların büyük çoğunluğu 3C 273’ten daha düşük parlaklık sergilemektedir. Ancak yakın zamanda tanımlanan J0529-4351 her gün bir güneş kütlesine eşdeğer madde tüketiyor. Kara delik Güneş’in 17 milyar katı kütleye sahiptir ve 2 × 1041 W yayar ki bu da Güneş’in toplam güç çıkışının 500 trilyon katıdır. BAT99-98’in bitişiğindeki Büyük Macellan Bulutu’nda, Dünya’dan 160.000 ışık yılı uzaklıkta yer alsaydı, geceleri aydınlatmasından okunabilirdi.
Kozmik Mikrodalga Arka Planı
İlgili bir diğer denklem de Stefan-Boltzmann yasasıdır:
L = 4πσR2T4 (Denklem 2)
Mutlak T sıcaklığında R yarıçaplı mükemmel bir kara cisim, yüzey alanı ve sıcaklığının dördüncü kuvveti ile orantılı olarak ışıma yapar ve Stefan-Boltzmann sabiti σ bu orantıyı belirler. Yıldızlar ideal kara cisimler değildir, ancak yeterince benzerdirler.
Kozmik mikrodalga arka planının (CMB) da gösterdiği gibi, evrenin kendisi mükemmel bir kara cisimdir. 1948’de Büyük Patlama’dan arta kalan soğuma olarak öngörülen Kozmik Mikrodalga Arka Planı (CMB), 1964’te astronomlar Arno Penzias ve Robert Wilson tarafından, radyo antenleri yön ve saatten bağımsız olarak belirli frekanslarda sürekli olarak gürültü topladığında tesadüfen keşfedildi. Bu kalıntı fotonlar, kozmosun 380.000 yıllık yaşından beri neredeyse sürekli olarak yolculuk etmektedir. CMB’nin neredeyse kusursuz 2.726 K kara cisim spektrumundaki küçük sapmalar, evrenin tarihi hakkında dikkate değer miktarda bilgi vermiştir.
Kozmik Mikrodalga Arkaplanının (CMB) emisyon bölgesi, içinde bulunduğumuz 4.68 × 1026 kilometre yarıçaplı bir küredir.
Denklem 2, nesnenin tüm yönlere eşit şekilde yayılması koşuluyla, kara cismin içinde veya dışında konumlanmamıza bağlı değildir. CMB birim alan başına düşük parlaklığa sahiptir. Yoğunluktaki eksikliğini büyüklükle telafi eder.
Sıcaklık ve yarıçap eklendiğinde toplam 9 × 1054 W’lık bir parlaklık elde edilir ki bu da gece gökyüzünde görülebilen tüm yıldızların toplam çıktısının yaklaşık 20 milyon katıdır.
Gökyüzündeki en parlak sabit kaynak, bizi evrenin patlayıcı başlangıcından kalan mikrodalga radyasyonunun yumuşak bir genişliğiyle saran gökyüzünün kendisidir. Görülmemiş olsa da her zaman var olmuş, sabırla teleskopları geliştirmemizi ve kökenlerimizi anlamamızı beklemiştir. Eğer şu anda sıcaklık ve rahatlık hissediyorsanız, bu astronominin sıklıkla çağrıştırdığı gelecek umudu ya da belki de Kozmik Mikrodalga Arkaplanının mikrodalgaları olabilir.
Kaynak: pubs.aip.org/physicstoday/ – Donald C. Warren
