Evrenin parlaklığı ne kadar? Bilim insanları Güneş sistemimizin kenarlarına kadar gidip (kendileri olmasa da bir cihaz yardımıyla), evrene nüfuz eden soluk parıltının bugüne kadarki en doğru ölçümünü yakalamış. Bu olgu, kozmik optik arka plan olarak biliniyor.
Geçtiğimiz hafta The Astrophysical Journal bülteninde yayımlanan yeni çalışmada, 2015 yılında Plüton’un yanından geçen ve şu an Dünya’dan 8,8 milyar km kadar uzakta olan NASA’nın New Horizons uzay aracıyla yapılmış gözlemlerden faydalanılıyor. Boulder – Colorado Üniversitesinde çalışan astrofizikçi ve makalenin eş yazarı Michael Shull, araştırmada basit görünen ama aslında öyle olmayan bir sorunun cevabının arandığını söylüyor.
“Gökyüzü gerçekten karanlık mı?” diyor Astrofizik ve Gezegen Bilimleri Bölümünde çalışan Emeritus Profesör Shull.
Uzay insan gözlerine siyah görünebilir ancak bilim insanları tamamen karanlık olmadığını düşünüyor. Kozmosun şafağından bu yana sayısız yıldız içeren trilyonlarca galaksi oluşup yok olmuş ve arkalarında sezilemeyecek kadar soluk bir ışık bırakmışlar. Bunu uzaydaki gece ışığı şeklinde düşünebilirsiniz.
Shull ve Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilimi Enstitüsünde çalışan Marc Postman’ın öncülük ettiği araştırma takımı, bu parıltının tam olarak ne kadar parlak olduğunu hesaplamış. Bulgular, kozmik optik arka planın Dünya yüzeyine ulaşan Güneş ışığından kabaca 100 milyar kat daha soluk olduğunu gösteriyor; yani insanların çıplak gözle göremeyeceği kadar soluk.
Sonuçlar, bilim insanlarının evrenin Büyük Patlama’dan bu yana olan tarihine ışık tutmasına yardımcı olabilir.
“Bizler bir nevi kozmik muhasebecileriz, evrende hesaplayabildiğimiz her ışık kaynağının toplamını buluyoruz” diyor Shull.
Karanlığa doğru
Shull bunun, bilim insanlarının hayal gücünü neredeyse 50 yıldır esir alan yoğun bir hesaplama işine benzediğini ekliyor.
Onlarca yıldır yapılan araştırmalardan sonra, astrofizikçilerin artık kozmosun nasıl evrimleştiğine dair gayet iyi bir fikirleri olduğunu düşündüklerini açıklıyor Shull. İlk galaksiler Büyük Patlama’dan birkaç yüz milyon yıl sonra, Kozmik Şafak olarak bilinen bir dönem esnasında oluşmuş. Evrenin bu uzak kısmındaki galaksilerden gelen yıldız ışığı, en parlak noktasına yaklaşık 10 milyar yıl önce ulaşmış. O zamandan beri ise soluklaşıyor.
Kozmik optik arka planın hassas biçimde ölçülmesi, bilim insanlarının kozmosun bu tablosunun mantıklı olup olmadığını ya da uzaya ışık saçan ve henüz keşfedilmemiş gizemli cisimlerin bulunup bulunmadığını onaylamasına yardımcı olabilir.
Ancak bu tür ölçümlerin alınması kolay değil, özellikle de Dünya’dan.
Dünya’nın etrafı ufak toz zerrecikleri ve diğer enkazlarla dolu. Güneş ışığı bu dağınıklığı parlatarak, kozmik optik arka plandan geliyor olabilecek herhangi bir sinyali karartıyor.
“Benim kullandığım bir benzetme de şu şekilde; mesela yıldızları görmek istiyorsanız, şehrin dışına çıkmanız gerekiyor” diyor Shull. “Çok uzaklara, yapay ışığın çok az olduğu yerlere gitmeniz gerek.”
New Horizons, bilim insanlarına benzer bir şeyi uzayda yapmaları için hayatta bir kez rastlanan bir fırsat sunmuş.
Kozmik muhasebe
Uzay aracı, Boulder – Colorado Üniversitesi Atmosferik Fizik ve Uzay Fiziği Laboratuvarındaki (LASP) öğrencilerin tasarladığı Öğrenci Toz Sayacı isimli bir cihaz da taşıyor.
2023 yılının yazında araştırmacılar, New Horizons’un Uzun Menzilli Keşif Görüntüleyici (LORRI) cihazını birkaç hafta boyunca gökyüzündeki 25 bölgeye yöneltmiş.
Araştırma takımı, Güneş sisteminin kenarında bile bir sürü fazladan ışıkla başa çıkmak zorunda kalmış. Örneğin Samanyolu galaksisi, Güneş sistemimiz gibi toz toplayan bir halenin içerisinde duruyor.
“Tozdan kurtulamazsınız” diyor Shull. “O her yerde.”
Shull ve meslektaşları, bu halenin ne kadar ışık meydana getirebileceğini tahmin etmiş ve sonrasında bu miktarı LORRI ile gördükleri miktardan çıkarmışlar. İlave ışık kaynaklarından kurtulduktan sonra, araştırma takımının elinde kozmik optik arka plan kalmış.
Bilimsel tabirle konuşursak bu arka plan, bir steradyan metre kare başına yaklaşık 11 nanowatt. (Bir steradyan, gökyüzünün Ay’ın çapının yaklaşık 130 katı genişliğindeki bir parçası).
Shull bu değerin, bilim insanlarının Büyük Patlama’dan beri oluşmuş olması gerektiğini düşündüğü galaksi sayısıyla güzel uyuştuğunu söylüyor. Farklı bir şekilde söylemek gerekirse uzayda, egzotik parçacık tipleri gibi fazla ışık meydana getiren herhangi bir tuhaf cisim yok gibi görünüyor. Fakat araştırmacılar bu gibi anormallikleri tamamen reddedemiyorlar.
Araştırma takımının bulguları, muhtemelen uzunca bir süre evrenin parlayışına yönelik yapılmış en iyi tahminler olacak. New Horizons, geriye kalan yakıtını başka bilimsel önceliklerin peşinden gitmek için kullanacak. Şu an uzayın bu soğuk, karanlık köşelerine doğru yol alan başka bir uzay görevi bulunmuyor.
“Eğer gelecekteki bir uzay görevine kamera yerleştirirlerse, cihazın oraya ulaşması için hepimizin onlarca yıl beklemesi gerekecek ki daha kesin bir ölçüm görebilelim” diyor Shull.
Makalenin diğer eş yazarları arasında SWRI’de çalışan Alan Stern ve ABD Ulusal Bilim Vakfı Ulusal Optik Kızılötesi Gökbilim Araştırma Laboratuvarında çalışan Tod Lauer var. Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarında, San Antonio – Texas Üniversitesinde ve Virginia Üniversitesinde çalışan araştırmacılar da katkıda bulunmuş.
Yazar: Daniel Strain/Boulder – Colorado Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
