Yıldızlar ve farklı galaksiler

Tipik galaksiler 10 milyon (cüce galaksi) ile bir trilyon (dev galaksi) arasındaki miktarlarda yıldız içerirler ve bir galaksinin içerdiği yıldızların hepsi o galaksinin kütle merkezini eksen alan yörüngelerde döner. Galaksiler çeşitli çoklu yıldız sistemlerini, yıldız kümelerini ve çeşitli nebulaları da içerebilirler. Çevresinde gezegenler ve asteroitler gibi çeşitli kozmik cisimler dönen Güneş, Samanyolu Galaksisi’ndeki yıldızlardan yalnızca biridir.

Bir sanatçı tarafından hazırlanan Samanyolu Galaksisi. İki ana spiral kol çekirdekteki çubuk oluşumunun uçlarından çıkmaktadır. Güneş kollardan birinde yer almaktadır. Tarihsel olarak galaksiler gözle görülen şekillerine göre sınıflanmışlardır. Bu sınıflamada sık karşılaşılan biçimlerden biri, ışık profili elips şekilli olan eliptik galaksidir. Sarmal galaksiler, tozlu ve kıvrımlı kolları olan disk şekilli yapılardır.

Düzensiz ya da olağan dışı biçimli galaksiler ise “tuhaf galaksiler” olarak bilinir ve tipik olarak, komşu galaksilerin kütle çekimine bağlı biçim bozulmasıyla oluşurlar. Birbirlerine yakın galaksilerin arasındaki bu tür etkileşimlerle söz konusu galaksiler birleşebileceği gibi, yıldız oluşumu olaylarında “patlama” diye adlandırılabilecek ölçüde fazla artışların tetiklenmesiyle yıldız patlama galaksileri de gelişebilir. Ayrıca, düzenli bir yapıya sahip olmayan küçük galaksilerden de düzensiz galaksiler olarak bahsedilebilir.

Gözlemlenebilir Evren’de 100 milyardan fazla galaksi olduğu sanılmaktadır. Galaksilerin çoğu 1.000 ile 100.000 parsek arasındaki bir yarıçapa sahip olup, genellikle birbirlerinden milyonlarca parsek uzaklıklarda bulunurlar. Galaksiler arası uzay ortalama yoğunluğu başına bir atom bile düşmeyecek derecede az olan bir gazla doludur. Galaksilerin çoğu, kütle çekimi etkisi sayesinde birbirlerine bağlı “kümeler” adı verilen topluluklar oluştururlar; onlar da yine kütle çekimi etkisi sayesinde birbirlerine bağlı süper kümeleri oluştururlar. Bu daha büyük yapılar da, evrende büyük boşlukları çevreleyen tabakalar ve ipliksi yapılar olarak oluşmuştur.

Karanlık madde henüz çok iyi bir şekilde anlaşılamamış olmakla birlikte, öyle görünüyor ki, galaksilerin çoğunun kütlesinin yaklaşık % 90’ını karanlık madde oluşturmaktadır. Gözlem verileri bazı galaksi merkezlerinde dev kara deliklerin mevcut olabileceğini ortaya koymaktadır. Anlaşıldığına göre, Samanyolu galaksimiz de çekirdek kısmında böyle bir kara delik içermektedir.

Galaksi adının kökeni eski Yunanca’daki, bizim galaksimizi belirtmek üzere kullanılan “sütlü, süt gibi, sütsü” anlamlarına gelen galaxias sözcüğü ya da “süt dairesi” anlamındaki kyklos galaktikos terimidir. Bu terim ve dolayısıyla Batı kültüründe Samanyolu için kullanılan Milky Way (“Süt Yolu”) terimi eski Yunan mitolojisindeki bir mitosdan kaynaklanır: Bir gece, Zeus ölümlü bir kadından yaptığı oğlu Herakles’i, fark ettirmeden uykuya dalmış olan Hera’nın göğsüne koyar. Bebek Heracles, Hera’nın memelerinden akan sütü içecek ve böylece ölümsüz olacaktır. Fakat Hera gece uyanıp tanımadığı bir bebeği emzirdiğini fark edince onu fırlatıp atar ve boşalan memesinden çıkan süt de gece gökyüzüne fışkırıp akar. Hikâyeye göre, işte geceleyin gökte sönük bir ışıkla pırıldar halde gördüğümüz “Süt Yolu” (Türkçe’de Samanyolu) denilen kuşak böyle oluşmuştur.

Samanyolu ve yıldızlar

Galaksimizin diğer galaksiler gibi dışarıdan görünüşü, içinde bulunduğumuz için, elde edilememektedir. Gökyüzünde çıplak gözle gördüğümüz, Samanyolu adını verdiğimiz ışıklı bölge ise aslında yalnızca galaksimizin kollarından biridir.

Antik çağda Grek filozofu Democritus (450–370 M.Ö.) gece gökyüzünde görünen Süt Yolu denilen ışıklı bölgenin uzak yıldızlardan oluşuyor olabileceğine dikkat çekmişti. Aristo’nun (384-322 M.Ö.) düşüncesine göreyse, Süt Yolu büyük, birbirine bağlı çok sayıdaki yıldızın alevlenmesinden kaynaklanmaktaydı ve bu alevler Dünya atmosferinin üst kısmında yer almaktaydı.

Arap astronom İbn-i Heysem (965-1037) Samanyolu’nun ıraklık açısını gözlemleme ve ölçme girişiminde bulundu; Süt Yolu’nun ıraklık açısı yoktu, bunun üzerine “bu, Dünya’dan uzaktadır, atmosfere ait değildir” diyerek Aristo’nun görüşüne karşı çıktı. İranlı astronom Birûnî (973-1048) Samanyolu Galaksisi’nin sayısız bulutsu yıldızlar yığını olabileceği görüşünü ortaya attı. İbn Bacce ise Samanyolu’nun pek çok yıldızdan oluştuğunu ve gözümüze sürekli bu şekilde görünmesinin Dünya atmosferindeki kırılımdan kaynaklanıyor olabileceğini ileri sürdü. İbn Kayyim El-Cevziyye (1292-1350) Samanyolu Galaksisi’nın sabit yıldızlar feleğinde bir araya gelmiş çok sayıdaki küçük yıldızlardan oluştuğunu ve bu yıldızların gezegenlerden daha büyük olduklarını ileri sürdü.

Samanyolu Galaksisi’nin birçok yıldızdan oluşmasının ilk kanıtı Galileo Galilei’den geldi. 1610 yılında Samanyolu Galaksisi’ni bir teleskopla inceleyen Galileo Galilei bunun çok sayıdaki yıldızın bir araya gelmesinden oluştuğunu fark etti. 1750’de İngiliz astronom ve matematikçi Thomas Wright “Evrenin orijinal bir teorisi ya da yeni hipotezi” adlı eserinde galaksinin Güneş Sistemi’ne benzer tarzda, fakat daha büyük ölçekte, kütleçekim gücüyle birbirlerine bağlı çok sayıdaki dönen yıldızlardan oluşmuş bir kitle olduğu görüşünü iddia etti (ve haklıydı). Bu düşünceye göre, söz konusu yıldızların oluşturduğu ve bizim de içinde bulunduğumuz bu disk, bizim gökyüzüne bakışımız açısından, bize gökyüzünde Süt Yolu olarak görünüyor olabilirdi.

Andromeda galaksisi

10. yy.’da İranlı astronom Abdurrahman el-Sûfî Andromeda Galaksisi’nın ilk kayıtlı gözlemini yaptı ve onu “küçük bulut” olarak tarif etti. El Sûfî aynı zamanda Yemen’den görünür olan ve Macellan’ın 16. yy.’daki yolculuğuna kadar Avrupalılar tarafından görülmemiş Büyük Macellan Bulutu’nu da tanımladı. Bunlar Samanyolu Galaksisi haricinde yeryüzünden gözlemlenen ilk galaksilerdi. El Sûfî buluşlarını 964 yılında “Sabit Yıldızlar” adlı kitabında duyurdu.

1054’te SN 1054 süpernovasının patlamasıyla Yengeç Bulutsusu’nun oluşması Çin, Arap ve İranlı astronomlarca gözlemlendi. Bu bulutsu yüzyıllar sonra, Batı’da önce John Bevis tarafından daha sonra Charles Messier (1758) ve ardından Lord Rosse tarafından gözlemlendi.

1750’de Thomas Wright “Orijinal bir Teori ya da Evrenin Yeni Hipotezi” adlı eserinde Samanyolu Galaksisi’nın yıldızlardan oluşan basık bir disk olduğunu ve gece gökyüzünde görünen bazı bulutsuların Samanyolu Galaksisi’nden ayrı olabilecekleri düşüncesini ifade etti ki, bu düşüncesinde haklı olduğu zamanla anlaşılacaktı. 1755’te Immanuel Kant Samanyolu Galaksisi’ndan ayrı olan bu bulutsular için “Ada evren” terimini ortaya attı.

18.yy. sonuna doğru Charles Messier en parlak 109 bulutsuyu içeren bir katalog derledi. Bunu William Herschel tarafından 5000 bulutsunun derlendiği geniş bir katalog çalışması izledi. 1845’te Lord Rosse eliptik bulutsular ile spiral bulutsular arasında ayrım yapabilmesini sağlayan yeni bir teleskop yaptı.

1917’de Heber Curtis Andromeda Galaksisi’ndeki S Andromedae adlı novayı gözlemledi, fotoğraf kayıtlarını araştırarak 11 nova daha buldu. Ayrıca bu novaların ortalama olarak bizim galaksimizdekilerden 10 kat daha soluk olduğunu saptadı. Buradan yola çıkarak da 150.000 parsek mesafede olduğu tahmininde bulundu ve spiral bulutsuların bağımsız birer galaksi olduklarını varsayan “ada evrenler” hipotezini destekledi[kaynak belirtilmeli].

Spiral bulutsular

1920’de esas olarak Harlow Shapley ile Heber Curtis arasında geçen, Samanyolu ve spiral bulutsuların doğasının yanı sıra evrenin boyutu hakkındaki “Büyük Tartışma” o döneme damgasını bırakmıştı. Konu ancak yeni bir teleskop kullanan Edwin Hubble’ın 1920’lerin başlarındaki çalışmaları sayesinde sonuca bağlandı. Bazı spiral bulutsuların dış kesimlerinde bireysel yıldız toplulukları olduğu ayrıntılarını gözlemlemeyi başaran Hubble, bazı değişkenlerini tanımlayabildi ki, bu da kendisine bulutsuların uzaklığını hesaplayabilme imkânı verdi. Böylece bu bulutsuların Samanyolu’nun parçası olamayacak kadar uzak olduklarını ortaya çıkardı. Hubble ayrıca, 1936’da, hâlâ kullanımda olan bir biçimsel galaksi sınıflandırma sistemini ortaya atmıştır.

Eliptik galaksiler görüş açısından bağımsız olarak, gerçekten elips biçimine sahip galaksilerdir. Hubble düzenine göre eliptik galaksiler daire biçimine yakınlıktan aşırı ovalliğe kadar uzanan bir yelpaze içinde kodlanır ya da adlandırılırlar. Bu yelpaze içinde daire biçimine en yakın eliptik galaksiler E0 olarak, en basık ya da en oval olanlar ise E7 olarak adlandırılır. Genellikle küçük yapılı, nispeten yıldızlararası maddesi fazla olmayan galaksilerdir.

Farklı galaksiler

Bu galaksilerde yeni yıldız doğum oranı çok düşüktür, yani yıldız doğumlarının durduğu veya en aza indiği galaksiler olarak düşünülebilirler; dolayısıyla açık kümelere çok az derecede sahiptirler. Bu galaksiler, ortak kütleçekim merkezini esas alan, rastgele sayılabilecek yörüngelerde dönen evrimleşmiş yaşlı yıldızların baskın (çoğunlukta) olduğu galaksilerdir. Bu bakımdan çok daha küçük olan küresel yıldız kümeleri ile bazı benzerlikler taşırlar.Buna karşılık en büyük galaksiler “dev eliptik galaksiler”dir. Dev eliptik galaksiler genellikle büyük galaksi kümelerinin çekirdekleri yakınında bulunurlar.

Sarmal galaksiler nedir?

Evrendeki galaksilerin büyük çoğunluğu sarmal galaksilerden oluşur. Nispeten yüksek düzeyde açısal hıza sahiptirler. Sarmal galaksiler, dönen bir yıldızlar diskinden, yıldızlararası ortamdan ve genellikle daha yaşlı yıldızlardan meydana gelmiş bir şişkinlikten oluşur. Etrafı teker adlı yıldızlar topluluğu tarafından sarılı bu karın ya da çekirdek kısmından dışarı doğru nispeten parlak kollar uzanır. Hubble düzeninde sarmal galaksiler S harfiyle kodlanır; bu S harfinin yanına galaksinin bazı özelliklerini belirtmek üzere küçük harfler (a, b, c) eklenir. Bu ek harfler kolların sıkılık ya da dallanmadaki dağınıklık derecesini ve merkezî karın ya da çekirdeğin boyut durumunu gösterir. Sarmal galaksiler adlarını yıldızların oluştuğu parlak kollarına borçludur. Sarmal galaksilerde kollar, merkezden dışa doğru logaritmik spiral biçimine yakın bir spirallik göstererek açılırlar. Bu, yıldızlar kitlesinin tek biçimli dönüşüyle oluşan sapmalardan kaynaklanan bir çalkantının varlığını gösterir. Yıldızlar gibi kollar da merkez çevresinde dönmekle birlikte, kollar sabit açısal hızla dönerler. Bu şu anlama gelir: Yıldızlar hareketleri sırasında bu kollara girip çıkarlar ve galaksi merkezine yakın yıldızlar ile kollardaki yıldızların hızları aynı değildir.

Günümüzde galaksilerin sarmal kolları yoğunluk dalgası teorisi’yle maddenin geçici olarak artması veya sıkışması şeklinde yorumlanmaktadır. Yıldızlar bir kol vasıtasıyla yer değiştirirlerken her yıldız sisteminin uzay hızı daha yüksek yoğunluktaki maddelerin kütleçekim kuvvetiyle değişikliğe uğratılır. İşte, yolda art arda giden otomobillerin yavaşlamasıyla oluşan harekete veya okyanustaki dalga hareketine benzetilen bu etki, galakside yoğunluk dalgalarını oluşturmaktadır.

Sarmal galaksilerin çoğunda, çekirdeği bir uçtan diğerine kateden, yıldızlardan oluşmuş çubuk biçiminde bir oluşum bulunur. Çubuklu sarmal galaksiler denilen bu sınıftaki galaksiler Hubble düzeninde, ardından kolların durumunu belirten bir küçük harfin (a, b, c) geldiği SB kodlamasıyla gösterilir. Çekirdekteki çubuğun çekirdekten dışarı doğru hareketlenen bir yoğunluk dalgası nedeniyle, bazen de bir başka galaksinin gelgit etkisi nedeniyle meydana gelen geçici bir oluşum olduğu düşünülmektedir. İçinde bulunduğumuz Samanyolu Galaksisi de bir çubuklu sarmal galaksidir; yaklaşık 30 kiloparsek yarıçapında ve bir kiloparsek kalınlıktadır. Yaklaşık 200 milyar yıldız içermekte olup kütlesi Güneş’inkinin yaklaşık 600 milyar mislidir. Samanyolu Galaksisi 4 kısımda ele alınır: Karın, ince teker, kalın teker, hale. Disk çapı yaklaşık olarak yüz bin ışık yılıdır. İçerdiği 200 milyar yıldızın büyük çoğunluğu, diskin merkezinde toplanmıştır.

Cüce galaksiler ve özellikleri

Geniş eliptik ve sarmal galaksilerin ününe karşılık evrendeki galaksilerin çoğunun cüce galaksiler oldukları görülmektedir. Bu mini galaksiler Samanyolu Galaksisi’nın % 1’i kadar olup yalnızca birkaç milyon yıldız içerirler. Kısa zaman önce yalnızca 100 parsek genişliğindeki “aşırı yoğun galaksi”ler keşfedilmiştir. Cüce galaksilerin çoğu daha büyük bir galaksinin uydusu durumundadır. Samanyolu Galaksisi’nın bilinen böyle 12 kadar “uydu galaksi”si olup, keşfedilmeyi bekleyen 300-500 “uydu galaksi”si daha olduğu tahmin edilmektedir. Cüce galaksiler eliptik, sarmal ya da düzensiz galaksi sınıflarında sınıflandırılabilirler. Fakat “eliptik cüce galaksiler” büyük eliptik galaksilere pek fazla benzemediklerinden “cüce küresel galaksiler” olarak adlandırılırlar. Kısa zaman önce keşfedilen iki cüce galaksinin her birinin kütlesinin 10 milyon güneş kütlesi kadar olduğunun saptanması galaksilerin büyük kısmının karanlık maddeden oluştuğu varsayımını desteklemektedir.

Tuhaf galaksiler

Tuhaf galaksiler” diğer galaksilerle gelgit etkileşimlerinden kaynaklanan alışılmamış özellikler gösteren galaksilerdir. Çıplak bir çekirdek ile çekirdeği çevreleyen, yıldızlardan oluşmuş bir halka ve yıldızlararası ortamdan oluşan “halkalı galaksi” buna bir örnek olarak gösterilebilir. Halkalı galaksinin bir sarmal galaksinin çekirdeğinden küçük bir galaksinin geçmesi hâlinde oluştuğu düşünülmektedir. Andromeda Galaksisi’nın başından da böyle bir olay geçmiş olması muhtemeldir; çünkü kızılötesi ışın tekniği yardımıyla bu galaksinin çok halkalı bir yapılanma gösterdiği saptanmıştır.

Bir “merceksi galaksi” eliptik galaksi ile sarmal galaksi arasında kalan bir biçimde olup her iki galaksi sınıfının özelliklerine de sahiptir. Bu sınıftakiler Hubble düzeninde S0 olarak kodlanırlar. Belirsiz spiral kolları olmasının yanı sıra yıldızlardan oluşan eliptik bir halesi vardır.