Ana sayfa Astronomi Hubble “uzay genişliyor” dedi mi?

Hubble “uzay genişliyor” dedi mi?

724
PAYLAŞ

Ünlü astrofizikçi Edwin Hubble 1936 yılında yayımlattığı The Realm of Nebulae adlı kitabının hiçbir yerinde “uzay genişliyor” demediği gibi, çalışmasını yanlış yorumlayan evrenbilimcileri de uyarıyor.

Hubble zamanında gökadalar, eliptik, sarmal, çubuklu sarmal, düzensiz olarak sınıflandırılıyordu (Şekil 1). Hubble, 60 adet Sb türü gökada üzerinde yaptığı çalışmada, gökadaların görünürdeki parlaklığıyla gökada tayflarındaki çizgilerin sergilediği kırmızıya kayma arasında doğrusal bir bağıntının varlığını saptamıştı (Şekil 2).

Şekil 1 (sol). Gökadaların Hubble sınıflaması. E ve S türleri arasındaki geçiş türü S0’dır. a, b, c,  d, m dizisi ile gösterilen gökadaların sarmal kolları disk çevresinde sıkı sıkıya sarılı ve iyi tanımlanmış kollardan, açık, parçalanmış kollara doğru gidişi anlatır.
Şekil 2 (sağ). Hubble’ın Sb türü gökadalar için oluşturduğu fotografik salt parlaklık-hız logaritması grafiği.

Hubble, sarmal kollu gökadalar üzerine yaptığı bir çalışmada, gökadaların gözlenebilir iki niceliği arasındaki ilişkiye baktı: 1) tayf çizgilerinde gözlenen kırmızıya kayma ve 2) fotoğrafik salt parlaklık, Mpg. Eğer z kırmızıya kaymasının hız kökenli olduğu varsayımını kullanırsak; bağıntısı yardımıyla kırmızıya kaymaları hız cinsinden betimleyebiliriz. Salt veya görünürdeki parlaklığı da uzaklık modülü yardımıyla uzaklık cinsinden betimleyebiliriz.

Yukarıdaki şekilde (üst) gözlemciyle kaynak arasında hız farkı olmayan bir durumda alınan tayf çizgileri; (alt) gözlemciyle kaynağın birbirinden uzaklaşması durumunda alınan kırmızıya kaymış tayf çizgileri görülüyor. Çizgilerin her biri hidrojen, helyum, karbon, kalsiyum, vb. kimyasal elementlere aittir.

Bu durumda (z, Mpg) işlevi (v, d) işlevine denk kılınır; burada d, gökada uzaklığıdır. Sonra, gözlem “noktalarını” bir grafiğe dökeriz. “Belli saçılmalar gösteren bu noktalar birçok korelasyon eğrisince temsil edilebilir. Bu eğrilerin her biri verileri iyi bir biçimde temsil eder. Gözlemci bu eğriler içinden, genel bilgilerimizle tutarlı olan en basitini seçer. Tartıştığımız bu durumda, kırmızıya kaymayla görünürdeki parlaklık veya hızla uzaklık arasında doğrusal bir ilişki olduğu onanmıştır.” (Edwin Hubble, Realm of the Nebulae, New Haven, Yale University Press, London, MDCCCCXXXVI, 1936, s.3).

Ufkumuz genişliyor, uzayımız değil!

Eğer gözlenebilir çevrenimiz içindeki tüm gökcisimleri aynı doğrusal bağıntıya uyarsa, bu sonucun evrenin genişlediğine işaret ettiği yorumunu yapabiliriz. Sarmal kollu gökadalar o dönemde bilinen toplam türler içinde % 25 oranındadır. Hubble, Realm of the Nebulae adlı eşsiz kitabında ilgili okuyucuyu bir konuda sürekli uyarıyor: “Gözlemler, kırmızıya kaymanın gerçekten de devinimi temsil edip etmediğini iyice ortaya çıkarmadan önce herhangi bir kozmolojik yargıya varılmamalıdır… Bu arada, kırmızıya kaymalar, uygunluk açısından hız ölçekleriyle anlatılabilir. Kırmızıya kaymanın davranış biçimi hız kaymalarınkine benzemektedir. Dikkatli bir biçimde kurduğumuz tümcelerimizde ‘görünürdeki hız’ kavramını kullanmalı ve genel kullanımı içinde ‘görünürdeki’ sıfatını dikkate almasak da varlığını daima anımsamalıyız… Tanım gereği gözlenebilir evrenin tam ortasındayız. Yakın komşuluğumuzu oldukça iyi tanıyoruz. Uzaklıkların artmasıyla birlikte bilgimiz azalıyor, üstelik hızla azalıyor. En sonunda teleskoplarımızın sınırına erişiyoruz. O sınırda artık gölgeleri ölçmeye başlıyoruz. Burada ölçüm yanılgılarımızın yanı sıra bize ipucu olabilecek görüntüleri de araştırmaya başlıyoruz. Araştırmalarımız sürecek. Deneysel-gözlemsel kaynaklarımız tamamen tükenmedikçe düşsel spekülasyon alanına kaymamıza gerek yok.” (aynı kaynak).

Renk çözünürlüğü: x Persei yıldızının tayfı önce IUE sonra da Hubble Uzay Teleskopu (HST GHRS-LSA) ile alınmıştır. Hubble Uzay teleskopunun 1302 Å dalgaboyunda algıladığı uydu çizgiyi çözünürlüğü daha düşük olan erken dönem IUE uydusu algılayamamıştır.

Hubble kendi çalışmalarının sınırının ayırdındaydı. “Gökbilim tarihi giderek genişleyen çevrenimizin (ufkumuzun) tarihidir” derken belli ölçeklerdeki çalışmaların geçerlilik sınırlarının genişleyen çevrenle sürekli denetlenmesi gerekliliğini vurguluyordu. Burada bir uyarı yapmakta yarar var; çevrenimizi genişleten etmenler, ilerleyen teknolojiye koşut olarak artan algaçlarımızın açısal, renk ve zaman çözünürlüğüdür. Örneğin, teleskopumuzun çapı büyüdükçe daha uzakları görmeye başlıyoruz, diğer bir deyişle, “çevrenimiz genişliyor”. Bu genişlemenin “uzayın genişlemesiyle” ilgisi yoktur!

Açısal çözünürlük: (sol) açısal çözünürlüğün artmasıyla bulutsu izlenimi veren ortamın aslında çift yıldız dizgesi olduğu anlaşılıyor.  (sağ) Bir gökadanın görüntüsünde açısal çözünürlük A-B-C-D sırasıyla görüntüde netliği sağlıyor.
Zaman çözünürlüğü: (sol) Bir atarca modeli. Özekteki mavi nokta nötron yıldızı; beyaz çember yay parçaları manyetik alan kuvvet çizgileri; mavi renkli beysbol sopası benzeri bölgeler nötron yıldızın manyetik uçlak bölgelerinde üretilen radyo dalgaları. Nötron yıldızın dönme dönemi saniyenin fraksiyonlarındadır; (sağ) Atarcadan gözlemciye ardışık olarak gelen değişik frekanslardaki ‘deniz feneri benzeri patlamalar’. Zaman çözünürlüğü bu denli gelişmeden önce atarcadan algılanan radyo dalgaları sürekliymiş izlenimi veriyordu.

Kuazarlar gerçekten çok uzakta mı?

Yinelemede yarar var: kırmızıya kayma değerleri en çok 0,5 olan Sb türü gökadalar için saptanmış olan bu ilişkiyi, kırmızıya kaymaları ölçülmemiş olan diğer gökadalara dek uzatan biliminsanları Eddington ve Lemaitre’dır. Evet, “serçenin iki ayağı iki kanadı ve gagası var ve uçar. Öyleyse, iki ayağı, iki kanadı ve gagası olan her kuş uçar” gibisinden bir önerme, hindi, devekuşu, tavuk, evcil ördek vb. kanatlılar için geçerli değildir! Dahası, Hubble zamanında bilinmeyen ancak bugün gökada yazınına girmiş olan değişik türden gökadalar vardır. Bunlar ‘toptancı’ isimleriyle Etkin Gökada Çekirdekleri (AGN) olarak anılmaktadır. Bu gökadalar, sarmal kolluların toplam nüfus içindeki % 25 oranını kim bilir ne denli küçülttü!

Şekil 3. Hubble kutusu (“Hubble’s Box”) dışındaki bazı gökadalar ve kuazarlar doğrusal bağıntı ile betimlenemez. Bu nedenle evrenin genişlemesinden söz etmek doğru değildir.

‘Ne’liğine kısaca değindiğimiz kuazarlar gerçekten çok uzakta mı? Kuazarların sergilediği kırmızıya kaymanın ‘inanılmaz’ boyutları, kozmolojik kırmızıya kayma kavramını gündeme getirmiştir. Kozmolojik kırmızıya kayma, Doppler kayması ve çekimsel kırmızıya kaymadan farklıdır. Kozmolojik kırmızıya kayma uzayın genişlemesinin doğurduğu bir etki olarak sunulur. Ancak, bunu söyleyebilmek için Hubble kutusunun dışında yer alan tüm gökadaların veya gökcisimlerinin dağılımının da doğrusal yasaya uygun olması gerekir (Şekil 3).

Şekil 4 kuazarlar için çizilmiş olan Hubble ilişkisidir. Aslında “ilişkisizliği” demek daha doğrudur. Gerçekten de kuazarların görünürdeki parlaklığı ile kırmızıya kaymaları arasında bir ilişkinin varlığından söz edebilmek için ‘bilim karşıtı’ derecesinde yanlı olmak gerekiyor.

Şekil 4. Kuazarlar için Hubble bağıntısı. Grafikteki noktaların bir doğru ile anlatılamayacağına dikkat ediniz.

Şekil 4’deki gözlem verilerine çok çeşitli istatistiksel yöntemler uygulanmasına, aynı verilerin değişik biçimlerde yerleştirilmiş olmasına karşın veri noktalarının dağılımı asla ve asla eğimi 5 olması gereken bir doğru ile temsil edilememiştir. Eğer bunu başarabilseydik, diğer bir deyişle, Hubble’ın Sb türü gökadalar için saptadığı doğrusal ilişkinin, Hubble kutucuğunun dışında da geçerli olduğunu gösterebilseydik, evrenin genişlediğinden söz edebilirdik.