Bizim Galaksimiz. Samanyolu'nun Gizemleri
Bir dereceye kadar, uzak yıldız sistemleri hakkında, evimiz Galaksimiz olan Samanyolu'ndan daha fazlasını biliyoruz. Yapısını incelemek diğer galaksilerin yapısına göre daha zordur çünkü içeriden incelenmesi gerekir ve pek çok şeyi görmek o kadar kolay değildir. Yıldızlararası toz bulutları, sayısız uzak yıldızın yaydığı ışığı emer.
Bilim adamları ancak radyo astronomisinin gelişmesi ve kızılötesi teleskopların ortaya çıkmasıyla Galaksimizin nasıl çalıştığını anlayabildiler. Ancak birçok ayrıntı bugüne kadar belirsizliğini koruyor. Samanyolu'ndaki yıldızların sayısı bile kabaca tahmin ediliyor. En son elektronik referans kitapları 100 ila 300 milyar yıldız arasında rakamlar veriyor.
Çok uzun zaman önce Galaksimizin 4 büyük kolu olduğuna inanılıyordu. Ancak 2008 yılında Wisconsin Üniversitesi'nden gökbilimciler, Spitzer Uzay Teleskobu tarafından çekilen yaklaşık 800.000 kızılötesi görüntünün işlenmesinin sonuçlarını yayınladılar. Analizleri Samanyolu'nun yalnızca iki kolu olduğunu gösterdi. Diğer dallar ise sadece dar yan dallardır. Yani Samanyolu iki kollu sarmal bir galaksidir. Bildiğimiz sarmal gökadaların çoğunun da yalnızca iki kolu olduğunu belirtmek gerekir.
Amerikan Astronomi Topluluğu konferansında konuşan Wisconsin Üniversitesi'nden gökbilimci Robert Benjamin, "Spitzer teleskopu sayesinde Samanyolu'nun yapısını yeniden düşünme fırsatına sahibiz" dedi. “Yüzyıllar önce dünyayı dolaşan öncülerin, Dünyanın neye benzediğine dair önceki fikirleri geliştirip yeniden düşünmeleri gibi, Galaksi hakkındaki anlayışımızı da geliştiriyoruz.”
20. yüzyılın 90'lı yıllarının başlarından bu yana, kızılötesi aralıkta gerçekleştirilen gözlemler, Samanyolu'nun yapısına ilişkin bilgilerimizi giderek daha fazla değiştirdi, çünkü kızılötesi teleskoplar, gaz ve toz bulutlarının arasından bakmayı ve geleneksel teleskoplarla erişilemeyen şeyleri görmeyi mümkün kılıyor. .
2004 - Galaksimizin yaşının 13,6 milyar yıl olduğu tahmin edildi. Kısa bir süre sonra ortaya çıktı. İlk başta çoğunlukla hidrojen ve helyum içeren dağınık bir gaz kabarcığıydı. Zamanla şu anda içinde yaşadığımız devasa sarmal galaksiye dönüştü.
Genel özellikleri
Peki Galaksimizin evrimi nasıl ilerledi? Nasıl oluştu - yavaş yavaş mı yoksa tam tersine çok hızlı mı? Ağır elementlere nasıl doymuş hale geldi? Samanyolu'nun şekli ve kimyasal bileşimi milyarlarca yıl içinde nasıl değişti? Bilim insanları bu sorulara henüz ayrıntılı yanıtlar verebilmiş değil.
Galaksimizin kapsamı yaklaşık 100.000 ışıkyılı kadardır ve galaktik diskin ortalama kalınlığı yaklaşık 3.000 ışıkyılıdır (dışbükey kısmı olan çıkıntının kalınlığı 16.000 ışıkyılına ulaşır). Ancak 2008 yılında Avustralyalı gökbilimci Brian Gensler, pulsar gözlemlerinin sonuçlarını analiz ettikten sonra galaktik diskin muhtemelen sanılanın iki katı kadar kalın olduğunu öne sürdü.
Galaksimiz kozmik standartlara göre büyük mü yoksa küçük mü? Karşılaştırıldığında, en yakın büyük galaksimiz olan Andromeda Bulutsusu'nun çapı yaklaşık 150.000 ışık yılıdır.
2008 yılının sonunda araştırmacılar radyo astronomi yöntemlerini kullanarak Samanyolu'nun önceden düşünülenden daha hızlı döndüğünü tespit etti. Bu göstergeye göre kütlesi, genel olarak inanılandan yaklaşık bir buçuk kat daha fazladır. Çeşitli tahminlere göre 1,0 ila 1,9 trilyon güneş kütlesi arasında değişmektedir. Yine karşılaştırma yapmak gerekirse: Andromeda Bulutsusu'nun kütlesinin en az 1,2 trilyon güneş kütlesi olduğu tahmin ediliyor.
Galaksilerin yapısı
Kara delik
Yani Samanyolu'nun büyüklüğü Andromeda Bulutsusu'ndan daha aşağı değildir. Harvard Üniversitesi Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden gökbilimci Mark Reid, "Galaksimizi artık Andromeda Bulutsusu'nun küçük kız kardeşi olarak düşünmemeliyiz" dedi. Aynı zamanda Galaksimizin kütlesi beklenenden daha büyük olduğundan çekim kuvveti de daha büyük oluyor, bu da onun yakınımızdaki diğer galaksilerle çarpışma ihtimalinin arttığı anlamına geliyor.
Galaksimiz çapı 165.000 ışıkyılı ulaşan küresel bir hale ile çevrilidir. Gökbilimciler bazen haleyi “galaktik atmosfer” olarak adlandırıyorlar. Yaklaşık 150 küresel kümenin yanı sıra az sayıda antik yıldız içerir. Hale alanının geri kalanı, seyrekleştirilmiş gazın yanı sıra karanlık maddeyle de doludur. İkincisinin kütlesinin yaklaşık bir trilyon güneş kütlesi olduğu tahmin ediliyor.
Samanyolu'nun sarmal kolları muazzam miktarda hidrojen içerir. Burası yıldızların doğmaya devam ettiği yer. Zamanla genç yıldızlar galaksilerin kollarını terk ederek galaktik diske doğru “hareket ederler”. Ancak en büyük ve parlak yıldızlar yeterince uzun yaşamadıkları için doğdukları yerden uzaklaşmaya zamanları olmuyor. Galaksimizin kollarının bu kadar parlak bir şekilde parlaması tesadüf değildir. Samanyolu'nun çoğu küçük, çok büyük olmayan yıldızlardan oluşur.
Samanyolu'nun orta kısmı Yay takımyıldızında yer almaktadır. Bu alan, arkasında hiçbir şeyin görülemediği koyu renkli gaz ve toz bulutlarıyla çevrilidir. Bilim insanları ancak 1950'lerden beri radyo astronomisini kullanarak orada ne olduğunu yavaş yavaş ayırt edebildiler. Galaksinin bu bölümünde Yay A adı verilen güçlü bir radyo kaynağı keşfedildi. Gözlemlerin gösterdiği gibi, burada Güneş'in kütlesini birkaç milyon kat aşan bir kütle yoğunlaşmıştır. Bu gerçeğin en kabul edilebilir açıklaması tektir: Galaksimizin merkezinde yer alır.
Şimdi bazı nedenlerden dolayı kendine ara verdi ve pek aktif değil. Buradaki madde akışı çok zayıf. Belki zamanla kara delik iştah açacaktır. Daha sonra kendisini çevreleyen gaz ve toz perdesini tekrar emmeye başlayacak ve Samanyolu aktif galaksiler listesine katılacak. Bundan önce Galaksinin merkezinde yıldızların hızla oluşmaya başlaması mümkün. Benzer süreçlerin düzenli olarak tekrarlanması muhtemeldir.
2010 - Gama radyasyonu kaynaklarını gözlemlemek için tasarlanan Fermi Uzay Teleskobu'nu kullanan Amerikalı gökbilimciler, Galaksimizde iki gizemli yapı keşfettiler; gama radyasyonu yayan iki büyük kabarcık. Her birinin çapı ortalama 25.000 ışıkyılıdır. Galaksinin merkezinden kuzey ve güney yönlerinde uçarlar. Belki de bir zamanlar Galaksinin ortasında bulunan bir kara deliğin yaydığı parçacık akışlarından bahsediyoruz. Diğer araştırmacılar yıldızların doğuşu sırasında patlayan gaz bulutlarından bahsettiğimize inanıyor.
Samanyolu'nun çevresinde çok sayıda cüce gökada bulunmaktadır. Bunlardan en ünlüsü, Samanyolu'na bir tür hidrojen köprüsüyle bağlanan Büyük ve Küçük Macellan Bulutları, bu galaksilerin arkasına uzanan devasa bir gaz bulutu. Buna Macellan Çayı adı verildi. Genişliği yaklaşık 300.000 ışık yılıdır. Galaksimiz sürekli olarak kendisine en yakın cüce galaksileri, özellikle de galaktik merkezden 50.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan Yay Galaksisi'ni emer.
Samanyolu ve Andromeda Bulutsusu'nun birbirlerine doğru hareket ettiğini eklemeye devam ediyor. Muhtemelen 3 milyar yıl sonra her iki gökada birleşerek daha büyük bir eliptik gökada oluşturacak ve buna daha önce Sütlübal adı verilmiştir.
Samanyolu'nun Kökeni
Andromeda Bulutsusu
Uzun zamandır Samanyolu'nun yavaş yavaş oluştuğuna inanılıyordu. 1962 - Olin Eggen, Donald Linden-Bell ve Allan Sandage, ELS modeli olarak bilinen (adını soyadlarının baş harflerinden alan) bir hipotez önerdiler. Buna göre, bir zamanlar Samanyolu'nun yerinde homojen bir gaz bulutu yavaş yavaş dönüyordu. Bir topa benziyordu ve çapı yaklaşık 300.000 ışıkyılı kadardı ve çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşuyordu. Yer çekiminin etkisi altında protogalaksi küçüldü ve düzleşti; aynı zamanda dönüşü de gözle görülür şekilde hızlandı.
Neredeyse yirmi yıldır bu model bilim adamlarının işine yaradı. Ancak yeni gözlem sonuçları, Samanyolu'nun teorisyenlerin öngördüğü şekilde ortaya çıkamayacağını gösteriyor.
Bu modele göre önce hale, ardından galaktik disk oluşur. Ancak disk aynı zamanda çok eski yıldızları da içeriyor; örneğin yaşı 10 milyar yıldan fazla olan kırmızı dev Arcturus veya aynı yaşta çok sayıda beyaz cüce.
Hem galaktik diskte hem de halede, ELS modelinin izin verdiğinden daha genç küresel kümeler keşfedildi. Açıkçası, bunlar geç Galaksimiz tarafından emiliyor.
Halodaki birçok yıldız Samanyolu'ndan farklı bir yönde dönüyor. Belki onlar da bir zamanlar Galaksinin dışındaydılar ama sonra girdaptaki rastgele bir yüzücü gibi bu "yıldız girdabına" çekildiler.
1978 - Leonard Searle ve Robert Zinn, Samanyolu'nun oluşumuna ilişkin kendi modellerini önerdiler. "Model SZ" olarak belirlendi. Artık Galaksinin tarihi gözle görülür şekilde daha karmaşık hale geldi. Çok uzun zaman önce, gökbilimcilerin görüşüne göre gençliği, fizikçilerin görüşüne göre basit bir şekilde doğrusal öteleme hareketi olarak tanımlanıyordu. Olanların mekaniği açıkça görülüyordu: homojen bir bulut vardı; yalnızca eşit şekilde yayılmış gazdan oluşuyordu. Varlığı itibariyle hiçbir şey teorisyenlerin hesaplamalarını karmaşıklaştırmıyordu.
Artık bilim adamlarının görüşlerindeki devasa bir bulut yerine, aynı anda birkaç küçük, karmaşık şekilde dağılmış bulut ortaya çıktı. Aralarında yıldızlar görünüyordu; ancak yalnızca halede bulunuyorlardı. Halonun içinde her şey kaynıyordu: bulutlar çarpışıyordu; gaz kütleleri karıştırıldı ve sıkıştırıldı. Zamanla bu karışımdan galaktik bir disk oluştu. İçinde yeni yıldızlar görünmeye başladı. Ancak bu model daha sonra eleştirildi.
Halo ile galaktik diski neyin birbirine bağladığını anlamak imkansızdı. Bu yoğunlaşmış disk ile etrafındaki seyrek yıldız kabuğunun çok az ortak noktası vardı. Searle ve Zinn modellerini derledikten sonra halenin galaktik disk oluşturamayacak kadar yavaş döndüğü ortaya çıktı. Kimyasal elementlerin dağılımına bakılırsa ikincisi protogalaktik gazdan kaynaklandı. Sonunda diskin açısal momentumunun haleden 10 kat daha yüksek olduğu ortaya çıktı.
Bütün sır, her iki modelin de bir miktar doğruluk içermesidir. Sorun şu ki, bunlar çok basit ve tek taraflı. Artık her ikisi de Samanyolu'nu yaratan aynı tarifin parçaları gibi görünüyor. Eggen ve meslektaşları bu tariften birkaç satır okudu, Searle ve Zinn de birkaç satır daha okudu. Bu nedenle Galaksimizin tarihini yeniden hayal etmeye çalışırken, daha önce okumuş olduğumuz tanıdık satırları ara sıra fark ediyoruz.
Samanyolu. Bilgisayar modeli
Yani her şey Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra başladı. “Bugün, karanlık maddenin yoğunluğundaki dalgalanmaların, karanlık haleler olarak adlandırılan ilk yapılara yol açtığı genel olarak kabul ediliyor. Yerçekimi kuvveti sayesinde bu yapılar parçalanmadı” diye belirtiyor Galaksinin doğuşuna ilişkin yeni bir modelin yazarı Alman gökbilimci Andreas Burkert.
Karanlık haleler gelecekteki galaksilerin embriyoları - çekirdekleri - haline geldi. Yer çekiminin etkisi altında etraflarında gaz birikti. ELS modelinde tanımlandığı gibi homojen bir çöküş meydana geldi. Zaten Büyük Patlama'dan 500-1000 milyon yıl sonra, karanlık haleleri çevreleyen gaz birikimleri, yıldızların "kuluçka makinesi" haline geldi. Burada küçük protogalaksiler ortaya çıktı. İlk küresel kümeler yoğun gaz bulutlarında ortaya çıktı, çünkü yıldızlar burada başka herhangi bir yerden yüzlerce kat daha sık doğuyorlardı. Protogalaksiler birbirleriyle çarpıştı ve birleşti; Samanyolu da dahil olmak üzere büyük galaksiler bu şekilde oluştu. Bugün, karanlık madde ve tek yıldızlardan oluşan bir hale ve onların küresel kümeleri, 12 milyar yıldan daha eski bir evrenin kalıntıları ile çevrilidir.
Protogalaksilerde çok sayıda çok büyük yıldızlar vardı. Çoğunun patlamasına kadar birkaç on milyonlarca yıldan az bir süre geçti. Bu patlamalar gaz bulutlarını ağır kimyasal elementlerle zenginleştirdi. Bu nedenle galaktik diskte doğan yıldızlar haledeki yıldızlarla aynı değildi; yüzlerce kat daha fazla metal içeriyorlardı. Buna ek olarak, bu patlamalar gazı ısıtan ve onu protogalaksilerin ötesine sürükleyen güçlü galaktik girdaplar yarattı. Gaz kütleleri ile karanlık madde arasında bir ayrılma meydana geldi. Bu, galaksilerin oluşumunun daha önce hiçbir modelde dikkate alınmayan en önemli aşamasıydı.
Aynı zamanda karanlık haleler giderek daha fazla birbiriyle çarpışıyordu. Dahası, protogalaksiler genişledi ya da parçalandı. Bu felaketler, Samanyolu'nun halesinde "gençlik" günlerinden beri korunan yıldız zincirlerini anımsatıyor. Konumlarını inceleyerek o dönemde yaşanan olayları değerlendirmek mümkündür. Bu yıldızlar yavaş yavaş geniş bir küre, yani gördüğümüz haleyi oluşturdu. Soğudukça içine gaz bulutları girdi. Açısal momentumları korunduğu için tek bir noktaya çökmediler, dönen bir disk oluşturdular. Bütün bunlar 12 milyar yıldan daha uzun bir süre önce gerçekleşti. Gaz artık ELS modelinde açıklandığı gibi sıkıştırılmıştır.
Şu anda, Samanyolu'nun "şişkinliği" oluşuyor - orta kısmı, bir elipsoidi andırıyor. Çıkıntı çok eski yıldızlardan oluşuyor. Muhtemelen gaz bulutlarını en uzun süre tutan en büyük protogalaksilerin birleşmesi sırasında ortaya çıkmıştır. Ortasında nötron yıldızları ve patlayan süpernovaların kalıntıları olan küçük kara delikler vardı. Aynı anda gaz akışlarını emerek birbirleriyle birleştiler. Belki de şu anda Galaksimizin merkezinde bulunan devasa kara delik bu şekilde doğmuştur.
Samanyolu'nun tarihi önceden düşünülenden çok daha kaotiktir. Kozmik standartlara göre bile etkileyici olan yerli Galaksimiz, bir dizi kozmik felaketin ardından bir dizi çarpışma ve birleşme sonrasında oluşmuştur. O eski olayların izlerine bugün de rastlamak mümkündür.
Örneğin Samanyolu'ndaki tüm yıldızlar galaktik merkezin etrafında dönmez. Muhtemelen milyarlarca yıllık varoluşu boyunca Galaksimiz birçok yoldaşı "emdi". Galaktik haledeki her onuncu yıldızın yaşı 10 milyar yıldan azdır. O zamana kadar Samanyolu çoktan oluşmuştu. Belki bunlar bir zamanlar ele geçirilen cüce galaksilerin kalıntılarıdır. Gerard Gilmour liderliğindeki Astronomi Enstitüsü'nden (Cambridge) bir grup İngiliz bilim adamı, Samanyolu'nun görünüşe göre 40 ila 60 Carina tipi cüce galaksiyi absorbe edebileceğini hesapladı.
Ayrıca Samanyolu büyük miktarda gaz çekiyor. Böylece 1958'de Hollandalı gökbilimciler halede birçok küçük nokta fark ettiler. Aslında bunların çoğunlukla hidrojen atomlarından oluşan ve galaktik diske doğru hızla ilerleyen gaz bulutları olduğu ortaya çıktı.
Galaksimiz gelecekte de iştahını dizginleyemeyecek. Belki de bize en yakın cüce galaksileri (Fornax, Carina ve muhtemelen Sextans) emecek ve sonra Andromeda Bulutsusu ile birleşecek. Samanyolu'nun çevresi - bu doyumsuz "yıldız yamyam" - daha da ıssız hale gelecek.
Sosyal gruplara bölünmüş Samanyolu galaksimiz güçlü bir “orta sınıfa” ait olacak. Bu nedenle en yaygın galaksi türüne aittir, ancak aynı zamanda boyut veya kütle açısından ortalama değildir. Samanyolu'ndan daha küçük olan galaksiler, ondan daha büyük olanlardan daha büyüktür. “Yıldız adamızın” da en az 14 uydusu var - diğer cüce galaksiler. Samanyolu tarafından absorbe edilene veya galaksiler arası bir çarpışmadan uzaklaşana kadar Samanyolu'nun etrafında dönmeye mahkumdurlar. Şimdilik yaşamın muhtemelen var olduğu tek yer burası; yani sen ve ben.
Ancak Samanyolu, Evrendeki en gizemli galaksi olmaya devam ediyor: "Yıldız adasının" en ucunda olduğumuz için milyarlarca yıldızın yalnızca bir kısmını görüyoruz. Ve galaksi tamamen görünmez; yoğun yıldız, gaz ve toz kollarıyla kaplıdır. Bugün Samanyolu'nun gerçekleri ve sırlarından bahsedeceğiz.
> >> Samanyolu'nda kaç yıldız varSamanyolu galaksisinde kaç yıldız var?: Sayının nasıl belirleneceği, Hubble teleskop araştırması, sarmal galaksinin yapısı, gözlem yöntemleri.
Karanlık gökyüzüne hayran kalma fırsatınız varsa, önünüzde inanılmaz bir yıldız koleksiyonu var demektir. Herhangi bir yerden Samanyolu'nun 2500 yıldızını teknoloji kullanmadan, dürbün veya elinizde gizli bir teleskop varsa 5800-8000 yıldızını görüntüleyebilirsiniz. Ancak bu onların sayısının sadece küçük bir kısmı. Bu yüzden, Samanyolu galaksisinde kaç yıldız var?
Bilim adamları, Samanyolu'ndaki toplam yıldız sayısının 100-400 milyar arasında değiştiğine inanıyor, ancak trilyon sınırına ulaşanlar da var. Neden bu tür farklılıklar? Gerçek şu ki, içeriden açık bir görüşümüz var ve dünyanın görüş alanından gizlenen yerler var.
Galaktik yapı ve yıldız sayısına etkisi
Güneş sisteminin 100.000 ışıkyılı uzunluğunda spiral tipte bir galaktik diskte yer aldığı gerçeğiyle başlayalım. Merkezden 30.000 ışık yılı uzaktayız. Yani karşı tarafla aramızda çok büyük bir uçurum var.
Daha sonra başka bir gözlemsel zorluk ortaya çıkar. Bazı yıldızlar diğerlerinden daha parlaktır ve bazen ışıkları komşularını gölgede bırakır. Çıplak gözle görülebilen en uzak yıldızlar 1000 ışıkyılı uzaklıkta bulunmaktadır. Samanyolu göz kamaştırıcı ışıklarla doludur, ancak bunların çoğu gaz ve tozdan oluşan bir sisin arkasında gizlenmiştir. “Süt” adı verilen bu uzun izdir.
Galaktik “bölgemizdeki” yıldızlar gözleme açıktır. Tüm alanın insanlarla dolu olduğu bir odada bir partide olduğunuzu hayal edin. Bir köşede duruyorsunuz ve orada bulunan kişilerin tam sayısını belirtmeniz isteniyor. Ama hepsi bu değil. Konuklardan biri duman makinesini çalıştırıyor ve tüm oda yoğun sisle doluyor ve sizden uzakta duran herkesin önünü kapatıyor. Şimdi sayın!
Yıldız sayısını görselleştirme yöntemleri
Ancak paniğe gerek yok çünkü her zaman boşluklar vardır. Kızılötesi kameralar toz ve dumanın içinden geçmenizi sağlar. Benzer projeler arasında Spitzer teleskopu, COBE, WISE ve Alman Uzay Gözlemevi yer alıyor.
Hepsi son on yılda uzayı kızılötesi dalga boylarında incelemek için ortaya çıktı. Bu gizli yıldızların bulunmasına yardımcı olur. Ancak bu bile her şeyi görmemize izin vermediğinden bilim adamları hesaplamalar yapmak ve spekülatif rakamlar ortaya koymak zorunda kalıyor. Gözlemler galaktik diskteki yıldız yörüngelerinden başlar. Bu sayede Samanyolu'nun yörünge hızı ve dönüş (hareket) süresi hesaplanır.
Samanyolu'nda kaç yıldız olduğuna dair sonuçlar
Güneş Sisteminin galaktik merkez etrafındaki bir dönüşünü tamamlaması 225-250 milyon yıl alır. Yani galaksinin hızı 600 km/s'dir.
Daha sonra kütle belirlenir (karanlık madde halesi - %90) ve ortalama kütle hesaplanır (yıldızların kütleleri ve türleri incelenir). Sonuç olarak Samanyolu galaksisindeki yıldız sayısına ilişkin ortalama tahminin 200-400 milyar gök cismi olduğu ortaya çıkıyor.
Gelecek teknolojiler her yıldızı bulmayı mümkün kılacak. Veya sondalar inanılmaz mesafelere ulaşabilecek ve galaksiyi merkezin üzerindeki “kuzeyden” fotoğraflayabilecek. Şimdilik yalnızca matematiksel hesaplamalara güvenebiliriz.
Dünya Gezegeni, Güneş Sistemi, milyarlarca başka yıldız ve gök cismi - bunların hepsi bizim Samanyolu galaksimizdir - her şeyin yerçekimi yasalarına uyduğu devasa bir galaksiler arası oluşum. Galaksinin gerçek boyutuna ilişkin veriler yalnızca yaklaşık değerlerdir. Ve en ilginç olanı, Evrende bu tür oluşumlardan daha büyük veya daha küçük yüzlerce, hatta binlercesinin bulunmasıdır.
Samanyolu Galaksisi ve onu çevreleyenler
Samanyolu gezegenleri, uydular, asteroitler, kuyruklu yıldızlar ve yıldızlar dahil tüm gök cisimleri sürekli hareket halindedir. Büyük Patlama'nın kozmik girdabında doğan tüm bu nesneler gelişim yolundadır. Bazıları daha yaşlı, bazıları ise açıkça daha genç.
Yerçekimi oluşumu merkezin etrafında döner ve galaksinin tek tek parçaları farklı hızlarda döner. Merkezde galaktik diskin dönüş hızı oldukça ılımlı ise, çevrede bu parametre 200-250 km/s değerlerine ulaşır. Güneş, galaktik diskin merkezine daha yakın olan bu alanlardan birinde yer almaktadır. Ondan galaksinin merkezine olan mesafe 25-28 bin ışıkyılıdır. Güneş ve Güneş Sistemi, çekimsel oluşumun merkezi ekseni etrafında tam bir devrimi 225-250 milyon yılda tamamlar. Buna göre Güneş Sistemi, varoluş tarihi boyunca merkezin etrafında yalnızca 30 kez uçtu.
Galaksinin Evrendeki Yeri
Dikkate değer bir özelliğe dikkat edilmelidir. Güneş'in ve buna bağlı olarak Dünya gezegeninin konumu çok uygundur. Galaktik disk sürekli olarak bir sıkışma sürecinden geçmektedir. Bu mekanizma, spiral dalların dönüş hızı ile galaktik disk içerisinde kendi kanunlarına göre hareket eden yıldızların hareketleri arasındaki uyumsuzluktan kaynaklanmaktadır. Sıkıştırma sırasında güçlü ultraviyole radyasyonun eşlik ettiği şiddetli süreçler meydana gelir. Güneş ve Dünya, bu kadar güçlü bir aktivitenin bulunmadığı eşdönme çemberinde rahatça konumlandırılmıştır: Samanyolu kollarının sınırındaki iki sarmal dal - Yay ve Kahraman arasında. Bu, uzun zamandır içinde bulunduğumuz sakinliği açıklıyor. 4,5 milyar yıldan fazla süredir kozmik felaketlerden etkilenmedik.
Samanyolu galaksisinin yapısı
Galaktik diskin bileşimi homojen değildir. Diğer sarmal çekim sistemleri gibi Samanyolu'nun da üç ayırt edilebilir bölgesi vardır:
- değişen yaşlarda bir milyar yıldız içeren yoğun bir yıldız kümesinden oluşan bir çekirdek;
- yıldız kümelerinden, yıldız gazından ve tozdan oluşan galaktik diskin kendisi;
- korona, küresel halo - küresel kümelerin, cüce galaksilerin, bireysel yıldız gruplarının, kozmik toz ve gazın bulunduğu bölge.
Galaktik disk düzleminin yakınında kümeler halinde toplanmış genç yıldızlar vardır. Diskin merkezindeki yıldız kümelerinin yoğunluğu daha fazladır. Merkezin yakınında yoğunluk parsek küp başına 10.000 yıldızdır. Güneş Sistemi'nin bulunduğu bölgede yıldızların yoğunluğu zaten 16 parsek küp başına 1-2 yıldızdır. Kural olarak, bu gök cisimlerinin yaşı birkaç milyar yıldan fazla değildir.
Yıldızlararası gaz da merkezkaç kuvvetlerine bağlı olarak diskin düzlemi etrafında yoğunlaşır. Spiral dalların sabit dönüş hızına rağmen, yıldızlararası gaz eşit olmayan bir şekilde dağılarak büyük ve küçük bulut ve nebula bölgeleri oluşturur. Ancak galaktik yapı malzemesinin ana maddesi karanlık maddedir. Kütlesi, Samanyolu galaksisini oluşturan tüm gök cisimlerinin toplam kütlesine hakimdir.
Diyagramda galaksinin yapısı oldukça açık ve şeffafsa, gerçekte galaktik diskin merkezi bölgelerini incelemek neredeyse imkansızdır. Gaz ve toz bulutları ve yıldız gaz kümeleri, içinde gerçek bir uzay canavarının, süper kütleli bir kara deliğin yaşadığı Samanyolu'nun merkezinden gelen ışığı görüşümüzden saklıyor. Bu süper devin kütlesi yaklaşık 4,3 milyon M☉'dir. Süper devin yanında daha küçük bir kara delik var. Bu kasvetli şirket yüzlerce cüce kara delikle tamamlanıyor. Samanyolu'nun kara delikleri yalnızca yıldız maddesini yutmakla kalmıyor, aynı zamanda bir doğumhane görevi de görüyor ve devasa miktarda proton, nötron ve elektronu uzaya fırlatıyor. Yıldız kabilesinin ana yakıtı olan atomik hidrojen onlardan oluşuyor.
Atlama çubuğu galaktik çekirdek bölgesinde bulunur. Uzunluğu 27 bin ışık yılıdır. Burada eski yıldızlar hüküm sürüyor, yıldız maddeleri kara delikleri besleyen kırmızı devler. Moleküler hidrojenin büyük kısmı, yıldız oluşum sürecinin ana yapı malzemesi görevi gören bu bölgede yoğunlaşmıştır.
Geometrik olarak galaksinin yapısı oldukça basit görünüyor. Samanyolu'nda dört tane bulunan her sarmal kol, bir gaz halkasından kaynaklanır. Kollar 20⁰ açıyla birbirinden ayrılır. Galaktik diskin dış sınırlarında ana element, galaksinin merkezinden çevreye yayılan atomik hidrojendir. Samanyolu'nun eteklerindeki hidrojen tabakasının kalınlığı merkeze göre çok daha geniş, yoğunluğu ise son derece düşük. Hidrojen tabakasının boşalması, galaksimizi on milyarlarca yıldır yakından takip eden cüce galaksilerin etkisiyle kolaylaştırılıyor.
Galaksimizin teorik modelleri
Eski gökbilimciler bile gökyüzündeki görünür şeridin, merkezi etrafında dönen devasa bir yıldız diskinin parçası olduğunu kanıtlamaya çalıştılar. Bu ifade yapılan matematiksel hesaplamalarla desteklendi. Galaksimiz hakkında fikir edinmek ancak binlerce yıl sonra, araçsal uzay araştırma yöntemlerinin bilimin yardımına gelmesiyle mümkün oldu. Samanyolu'nun doğasına ilişkin çalışmalarda bir atılım, İngiliz William Herschel'in çalışmasıydı. 1700 yılında galaksimizin disk şeklinde olduğunu deneysel olarak kanıtlamayı başardı.
Zaten bizim zamanımızda araştırmalar farklı bir hal aldı. Bilim adamları, aralarında farklı mesafeler bulunan yıldızların hareketlerini karşılaştırmaya güvendiler. Jacob Kaptein, paralaks yöntemini kullanarak, hesaplamalarına göre 60-70 bin ışıkyılı olan galaksinin çapını yaklaşık olarak belirlemeyi başardı. Buna göre Güneş'in yeri belirlendi. Galaksinin öfkeli merkezinden nispeten uzakta ve Samanyolu'nun çevresinden oldukça uzakta olduğu ortaya çıktı.
Galaksilerin varlığına ilişkin temel teori Amerikalı astrofizikçi Edwin Hubble'a aittir. Tüm yerçekimsel oluşumları eliptik galaksilere ve spiral tipte oluşumlara bölerek sınıflandırma fikrini ortaya attı. İkincisi, sarmal gökadalar, çeşitli boyutlarda oluşumları içeren en büyük grubu temsil eder. Yakın zamanda keşfedilen en büyük sarmal gökada, 552 bin ışıkyılı aşkın çapıyla NGC 6872'dir.
Beklenen gelecek ve tahminler
Samanyolu Galaksisi kompakt ve düzenli bir çekimsel oluşum gibi görünüyor. Komşularının aksine galaksiler arası evimiz oldukça sakindir. Kara delikler galaktik diski sistematik olarak etkileyerek boyutunu azaltır. Bu süreç zaten on milyarlarca yıl sürdü ve daha ne kadar devam edeceği bilinmiyor. Galaksimize yaklaşan tek tehdit en yakın komşusundan geliyor. Andromeda Galaksisi hızla bize yaklaşıyor. Bilim insanları iki çekim sisteminin çarpışmasının 4,5 milyar yıl içinde gerçekleşebileceğini öne sürüyor.
Böyle bir buluşma-birleşme, yaşamaya alıştığımız dünyanın sonu anlamına gelecektir. Boyut olarak daha küçük olan Samanyolu daha büyük oluşum tarafından emilecektir. Evrende iki büyük sarmal oluşum yerine yeni bir eliptik galaksi ortaya çıkacak. Bu zamana kadar galaksimiz uydularıyla baş edebilecek. İki cüce galaksi - Büyük ve Küçük Macellan Bulutları - 4 milyar yıl içinde Samanyolu tarafından emilecek.
Bu siteye reklam vermekten sıkıldıysanız mobil uygulamamızı buradan indirin: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.news.android.military veya aşağıda Google Play logosuna tıklayarak indirin . Burada özellikle normal hedef kitlemiz için reklam bloklarının sayısını azalttık.
Ayrıca uygulamada:
- daha fazla haber
- günün 24 saati güncellenir
- önemli olaylarla ilgili bildirimler
Sorularınız varsa makalenin altındaki yorumlara bırakın. Biz veya ziyaretçilerimiz onlara cevap vermekten mutluluk duyacağız
İnsanlar eski çağlardan beri Evrenin yaşıyla ilgileniyorlar. Ve doğum tarihini görmek için ondan pasaport isteyemeseniz de, modern bilim bu soruyu cevaplayabildi. Doğru, ancak oldukça yakın zamanda.
Evrenin Pasaportu Gökbilimciler, Evrenin erken dönem biyografisini ayrıntılı olarak incelediler. Ancak onun kesin yaşı hakkında şüpheleri vardı ve bu şüpheler ancak son birkaç on yılda giderildi.
Alexey Levin
Babil ve Yunanistan'ın bilgeleri evrenin sonsuz ve değişmez olduğunu düşünürken, MÖ 150'deki Hindu vakanüvisleri. tam olarak 1.972.949.091 yaşında olduğunu tespit etti (bu arada, büyüklük sırasına göre pek de yanılmadılar!). 1642'de İngiliz ilahiyatçı John Lightfoot, İncil metinlerini titiz bir şekilde analiz ederek dünyanın yaratılışının MÖ 3929'da gerçekleştiğini hesapladı; birkaç yıl sonra İrlandalı Piskopos James Ussher bunu 4004'e taşıdı. Modern bilimin kurucuları Johannes Kepler ve Isaac Newton da bu konuyu göz ardı etmedi. Her ne kadar sadece İncil'e değil aynı zamanda astronomiye de başvursalar da, sonuçlarının teologların hesaplamalarına benzer olduğu ortaya çıktı - MÖ 3993 ve 3988. Aydınlanmış zamanlarımızda Evrenin yaşı başka şekillerde belirlenir. Bunları tarihsel bir perspektiften görmek için öncelikle kendi gezegenimize ve onun kozmik ortamına bir göz atalım.
Gökbilimciler Evrenin ilk biyografisini ayrıntılı olarak incelediler. Ancak onun kesin yaşı hakkında şüpheleri vardı ve bu şüpheler ancak son birkaç on yılda giderildi.
Taşlarla falcılık
18. yüzyılın ikinci yarısından itibaren bilim adamları, fiziksel modellere dayanarak Dünya'nın ve Güneş'in yaşını tahmin etmeye başladılar. Böylece, 1787'de Fransız doğa bilimci Georges-Louis Leclerc, eğer gezegenimiz doğduğunda bir erimiş demir topuysa, bugünkü sıcaklığına soğuması için 75 ila 168 bin yıl gerekeceği sonucuna vardı. 108 yıl sonra İrlandalı matematikçi ve mühendis John Perry, Dünya'nın termal geçmişini yeniden hesaplayarak yaşını 2-3 milyar yıl olarak belirledi. 20. yüzyılın başında Lord Kelvin, Güneş'in yalnızca yerçekimi enerjisinin salınması nedeniyle yavaş yavaş büzülmesi ve parlaması durumunda yaşının (ve dolayısıyla Dünya'nın ve diğer gezegenlerin maksimum yaşının) olduğu sonucuna vardı. birkaç yüz milyon yıl olabilir. Ancak o dönemde jeologlar, güvenilir jeokronolojik yöntemlerin bulunmaması nedeniyle bu tahminleri ne doğrulayabiliyor ne de çürütebiliyordu.
Yirminci yüzyılın ilk on yılının ortasında Ernest Rutherford ve Amerikalı kimyager Bertram Boltwood, Perry'nin gerçeğe çok daha yakın olduğunu gösteren, yer kayalarının radyometrik tarihlemesinin temelini geliştirdiler. 1920'li yıllarda radyometrik yaşı 2 milyar yıla yakın olan mineral örnekleri bulundu. Daha sonra jeologlar bu değeri bir kereden fazla artırdılar ve şimdiye kadar iki katından fazla artarak 4,4 milyara ulaştı.Ek veriler "gök taşları" - göktaşları üzerine yapılan araştırmalarla sağlanmaktadır. Yaşlarına ilişkin neredeyse tüm radyometrik tahminler 4,4−4,6 milyar yıl aralığına girmektedir.
Modern helioseismoloji, en son verilere göre 4,56 - 4,58 milyar yıl olan Güneş'in yaşını doğrudan belirlemeyi mümkün kılmaktadır. Protosolar bulutun yerçekimsel yoğunlaşmasının süresi yalnızca milyonlarca yılla ölçüldüğüne göre, bu sürecin başlangıcından günümüze kadar 4,6 milyar yıldan fazla bir süre geçmediğini rahatlıkla söyleyebiliriz. Aynı zamanda, güneş maddesi, süpernovalarda yanan ve patlayan önceki nesillerin büyük yıldızlarının termonükleer fırınlarında oluşan helyumdan daha ağır birçok element içerir. Bu, Evrenin varlığının Güneş Sisteminin yaşını büyük ölçüde aştığı anlamına gelir. Bu aşırılığın boyutunu belirlemek için önce Galaksimize, sonra da sınırlarının ötesine gitmeniz gerekiyor.
Beyaz cücelerin peşinde
Galaksimizin ömrü farklı yollarla belirlenebilir, ancak kendimizi en güvenilir iki yöntemle sınırlayacağız. İlk yöntem beyaz cücelerin parıltısının izlenmesine dayanıyor. Bu kompakt (yaklaşık Dünya boyutunda) ve başlangıçta çok sıcak olan gök cisimleri, en büyük yıldızlar dışındaki tüm yıldızlar için yaşamın son aşamasını temsil eder. Beyaz bir cüceye dönüşmek için bir yıldızın tüm termonükleer yakıtını tamamen yakması ve birkaç felakete uğraması gerekir - örneğin bir süre kırmızı dev haline gelmesi gerekir.
Doğal saat
Radyometrik tarihlemeye göre, dünyadaki en eski kayaların artık kuzeybatı Kanada'daki Büyük Köle Gölü kıyısındaki gri gnayslar olduğu kabul ediliyor; bunların yaşları 4,03 milyar yıl olarak belirlendi. Daha da önce (4,4 milyar yıl önce), Batı Avustralya'daki gnayslarda bulunan doğal bir zirkonyum silikat olan zirkon mineralinin küçük taneleri kristalleşti. Ve o günlerde yer kabuğu zaten mevcut olduğuna göre gezegenimizin biraz daha yaşlı olması gerekir.
Göktaşlarına gelince, en doğru bilgi, yeni doğmuş Güneş'i çevreleyen gaz-toz bulutundan oluştuktan sonra neredeyse hiç değişmeden kalan Karbonifer kondritik göktaşlarının malzemesindeki kalsiyum-alüminyum kalıntılarının tarihlendirilmesiyle sağlanmaktadır. 1962 yılında Kazakistan'ın Pavlodar bölgesinde bulunan Efremovka göktaşındaki benzer yapıların radyometrik yaşı 4 milyar 567 milyon yıldır.
Tipik bir beyaz cüce, neredeyse tamamen dejenere elektron gazına gömülü karbon ve oksijen iyonlarından oluşur ve hidrojen veya helyumun hakim olduğu ince bir atmosfere sahiptir. Yüzey sıcaklığı 8.000 ila 40.000 K arasında değişirken, merkezi bölge milyonlarca, hatta on milyonlarca dereceye kadar ısıtılıyor. Teorik modellere göre, ağırlıklı olarak oksijen, neon ve magnezyumdan oluşan (belirli koşullar altında kütlesi 8 ila 10,5, hatta 12 güneş kütlesine kadar olan yıldızlara dönüşen) cüceler de doğabilir, ancak onların varlığı henüz gerçekleşmemiştir. kanıtlanmıştır. Teori aynı zamanda Güneş'in kütlesinin en az yarısı kadar olan yıldızların helyumlu beyaz cücelere dönüştüğünü de belirtiyor. Bu tür yıldızlar çok sayıdadır, ancak hidrojeni son derece yavaş yakarlar ve bu nedenle onlarca, yüz milyonlarca yıl yaşarlar. Şimdiye kadar hidrojen yakıtlarını tüketmek için yeterli zamanları olmadı (bugüne kadar keşfedilen çok az sayıda helyum cücesi ikili sistemlerde yaşıyor ve tamamen farklı bir şekilde ortaya çıktı).
Beyaz cüce termonükleer füzyon reaksiyonlarını destekleyemediği için biriken enerji nedeniyle parlar ve bu nedenle yavaş yavaş soğur. Bu soğumanın hızı hesaplanabilir ve buna dayanarak yüzey sıcaklığını başlangıçtaki sıcaklıktan (tipik bir cüce için bu yaklaşık 150.000 K'dir) gözlemlenen sıcaklığa düşürmek için gereken süre belirlenebilir. Galaksinin yaşıyla ilgilendiğimiz için en uzun ömürlü, dolayısıyla en soğuk beyaz cüceleri aramalıyız. Modern teleskoplar, parlaklığı Güneş'inkinden 30.000 kat daha düşük olan, yüzey sıcaklığı 4000 K'dan düşük olan galaksi içi cüceleri tespit etmeyi mümkün kılar. Şu ana kadar bulunamadılar; ya hiç yoklar ya da çok azı var. Buradan Galaksimizin 15 milyar yıldan daha yaşlı olamayacağı, aksi takdirde gözle görülür miktarlarda mevcut olacakları sonucu çıkıyor.
Kayaları tarihlendirmek için, içlerindeki çeşitli radyoaktif izotopların bozunma ürünlerinin içeriğinin bir analizi kullanılmaktadır. Kaya türüne ve tarihleme zamanına bağlı olarak farklı izotop çiftleri kullanılır.
Bu üst yaş sınırıdır. Alt kısım hakkında ne söyleyebiliriz? Şu anda bilinen en havalı beyaz cüceler, 2002 ve 2007 yıllarında Hubble Uzay Teleskobu tarafından tespit edildi. Hesaplamalar yaşlarının 11,5 - 12 milyar yıl olduğunu gösterdi. Buna öncül yıldızların yaşını da eklemeliyiz (yarım milyar yıldan bir milyar yıla kadar). Buradan Samanyolu'nun 13 milyar yıldan daha genç olmadığı sonucu çıkıyor. Yani beyaz cücelerin gözlemlerinden elde edilen yaşının nihai tahmini yaklaşık 13 - 15 milyar yıldır.
Top sertifikaları
İkinci yöntem, Samanyolu'nun çevre bölgesinde bulunan ve çekirdeğinin etrafında dönen küresel yıldız kümelerinin incelenmesine dayanmaktadır. Karşılıklı çekimle birbirine bağlı yüz binlerce ila bir milyondan fazla yıldız içerirler.
Küresel kümeler neredeyse tüm büyük galaksilerde bulunur ve sayıları bazen binlerce kişiye ulaşır. Orada neredeyse hiç yeni yıldız doğmaz, ancak daha yaşlı yıldızlar bol miktarda bulunur. Galaksimizde buna benzer yaklaşık 160 küresel küme kayıtlıdır ve belki iki ila üç düzine kadarı daha keşfedilecektir. Oluşumlarının mekanizmaları tam olarak belli değil, ancak büyük olasılıkla birçoğu Galaksinin doğumundan kısa bir süre sonra ortaya çıktı. Bu nedenle, en eski küresel kümelerin oluşumunun tarihlendirilmesi, galaktik çağa ilişkin bir alt sınır belirlenmesini mümkün kılmaktadır.
Bu tarihlendirme teknik açıdan oldukça karmaşıktır ancak çok basit bir fikre dayanmaktadır. Kümedeki tüm yıldızlar (süper kütleliden en hafifine kadar) aynı gaz bulutundan oluşur ve bu nedenle neredeyse aynı anda doğarlar. Zamanla, ana hidrojen rezervlerini yakıyorlar; bazıları daha erken, diğerleri daha sonra. Bu aşamada yıldız ana diziyi terk eder ve ya tamamen yerçekimsel çöküşle (ardından bir nötron yıldızının veya kara deliğin oluşmasıyla) ya da bir beyaz cücenin ortaya çıkmasıyla sonuçlanan bir dizi dönüşüme uğrar. Bu nedenle, küresel bir kümenin bileşimini incelemek, onun yaşının oldukça doğru bir şekilde belirlenmesini mümkün kılar. Güvenilir istatistikler için incelenen kümelerin sayısı en az birkaç düzine olmalıdır.
Bu çalışma üç yıl önce Hubble Uzay Teleskobu'nun ACS (Gelişmiş Araştırma Kamerası) kamerasını kullanan bir gökbilimci ekibi tarafından gerçekleştirildi. Galaksimizdeki 41 küresel kümenin izlenmesi, bunların ortalama yaşlarının 12,8 milyar yıl olduğunu gösterdi. Rekorun sahipleri, Güneş'ten 7.200 ve 13.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan NGC 6937 ve NGC 6752 kümeleriydi. Bunların 13 milyar yıldan daha genç olmadığı neredeyse kesinlikle kesindir; ikinci kümenin en muhtemel ömrü 13,4 milyar yıldır (her ne kadar artı veya eksi bir milyar hata olsa da).
Güneş mertebesinde kütleye sahip yıldızlar, hidrojen rezervleri tükendikçe şişer ve kırmızı cücelere dönüşürler, ardından helyum çekirdekleri sıkıştırma sırasında ısınır ve helyum yanması başlar. Bir süre sonra yıldız kabuğunu dökerek gezegenimsi bir bulutsu oluşturur, ardından beyaz cüceye dönüşür ve soğur.
Ancak galaksimiz kümelerinden daha yaşlı olmalı. İlk süper kütleli yıldızları süpernova olarak patladı ve birçok elementin çekirdeklerini, özellikle de kararlı izotop berilyum-berilyum-9'un çekirdeklerini uzaya fırlattı. Küresel kümeler oluşmaya başladığında, yeni doğan yıldızları zaten berilyum içeriyordu ve daha sonra ortaya çıktıkça bu sayı daha da arttı. Atmosferlerindeki berilyum içeriğine dayanarak kümelerin Galaksiden ne kadar daha genç olduğu belirlenebilir. NGC 6937 kümesindeki verilerin de gösterdiği gibi bu fark 200 - 300 milyon yıldır. Yani fazla uzatmadan Samanyolu'nun yaşının 13 milyar yılı aştığını ve belki de 13,3 - 13,4 milyara ulaştığını söyleyebiliriz.Bu, beyaz cücelerin gözlemlerine dayanarak yapılan tahminle hemen hemen aynı, ancak tamamen farklı bir şekilde elde edildi.
Hubble Yasası
Evrenin yaşıyla ilgili sorunun bilimsel formülasyonu ancak geçen yüzyılın ikinci çeyreğinin başında mümkün oldu. 1920'lerin sonlarında Edwin Hubble ve asistanı Milton Humason, yalnızca birkaç yıl önce bağımsız galaksiler haline gelen Samanyolu dışındaki düzinelerce bulutsunun mesafelerini netleştirmeye başladı.
Bu galaksiler, spektrumlarının kırmızıya kaymasıyla ölçülen radyal hızlarla Güneş'ten uzaklaşıyorlar. Bu galaksilerin çoğuna olan mesafeler büyük bir hatayla belirlenebilse de Hubble, 1929'un başlarında yayınlanan bir makalede yazdığı gibi, bunların radyal hızlarla yaklaşık olarak orantılı olduğunu buldu. İki yıl sonra Hubble ve Humason, bazıları 100 milyon ışıkyılı uzaklıktaki diğer galaksilerin gözlemlerine dayanarak bu sonucu doğruladılar.
Bu veriler Hubble yasası olarak bilinen ünlü v=H0d formülünün temelini oluşturdu. Burada v galaksinin Dünya'ya göre radyal hızıdır, d mesafedir, H0 boyutu, görülmesi kolay olan, zaman boyutunun tersi olan orantı katsayısıdır (daha önce Hubble sabiti olarak adlandırılıyordu). Bu yanlıştır, çünkü önceki dönemlerde H0'ın değeri Günümüzden farklıydı). Hubble'ın kendisi ve diğer birçok gökbilimci, bu parametrenin fiziksel anlamı hakkındaki varsayımları uzun süre reddetti. Ancak Georges Lemaitre 1927'de genel görelilik teorisinin galaksilerin genişlemesini Evrenin genişlemesinin kanıtı olarak yorumlamamıza izin verdiğini gösterdi. Dört yıl sonra, bu sonucu mantıksal sonucuna götürme cesaretini gösterdi ve Evrenin, daha iyi bir terim olmadığı için atom adını verdiği, neredeyse noktaya benzeyen bir embriyodan doğduğu hipotezini ileri sürdü. Bu ilkel atom, sonsuza kadar herhangi bir süre boyunca statik bir durumda kalabilirdi, ancak onun "patlaması", sınırlı bir süre içinde mevcut Evrenin ortaya çıkmasına neden olan, madde ve radyasyonla dolu, genişleyen bir uzayı doğurdu. Daha ilk makalesinde Lemaitre, Hubble formülünün tam bir benzerini çıkardı ve o zamana kadar bir dizi galaksinin hızları ve mesafeleri hakkında bilinen verilere sahip olarak, mesafeler ve hızlar arasındaki orantı katsayısının yaklaşık olarak aynı değerini elde etti. Hubble olarak. Ancak makalesi az bilinen bir Belçika dergisinde Fransızca olarak yayınlandı ve başlangıçta fark edilmedi. Çoğu gökbilimci tarafından ancak 1931'de İngilizce çevirisinin yayınlanmasından sonra tanındı.
Evrenin evrimi, başlangıçtaki genişleme hızının yanı sıra yerçekiminin (karanlık madde dahil) ve anti-yerçekiminin (karanlık enerji) etkileriyle belirlenir. Bu faktörler arasındaki ilişkiye bağlı olarak, Evrenin büyüklüğünün grafiği hem gelecekte hem de geçmişte farklı bir şekle sahiptir ve bu da evrenin yaşının tahminini etkiler. Mevcut gözlemler Evrenin katlanarak genişlediğini gösteriyor (kırmızı grafik).
Hubble zamanı
Lemaître'nin bu çalışmasından ve hem Hubble'ın hem de diğer kozmologların daha sonraki çalışmalarından, Evren'in yaşının (doğal olarak, genişlemesinin ilk anından itibaren ölçülen) şu anda Hubble olarak adlandırılan 1/H0 değerine bağlı olduğu doğrudan çıkarılmıştır. zaman. Bu bağımlılığın doğası evrenin spesifik modeli tarafından belirlenir. Yerçekimli madde ve radyasyonla dolu düz bir Evrende yaşadığımızı varsayarsak, onun yaşını hesaplamak için 1/H0'ın 2/3 ile çarpılması gerekir.
Sorun da burada ortaya çıktı. Hubble ve Humason'un ölçümlerinden 1/H0'ın sayısal değerinin yaklaşık 1,8 milyar yıla eşit olduğu anlaşılmaktadır. Bunu, Evren'in 1,2 milyar yıl önce doğduğu ortaya çıktı; bu, Dünya'nın o dönemdeki yaşıyla ilgili büyük ölçüde küçümsenen tahminlerle bile açıkça çelişiyordu. Galaksilerin Hubble'ın düşündüğünden daha yavaş hareket ettiğini varsayarak bu zorluğun üstesinden gelinebilir. Zamanla bu varsayım doğrulandı, ancak sorunu çözmedi. Geçtiğimiz yüzyılın sonlarında optik astronomi kullanılarak elde edilen verilere göre 1/H0'ın yaşı 13 ile 15 milyar yıl arasında değişmektedir. Dolayısıyla, Evrenin alanı düz olduğu ve düz kabul edildiği ve Hubble zamanının üçte ikisi Galaksinin yaşıyla ilgili en mütevazı tahminlerden bile çok daha az olduğu için tutarsızlık hala devam etti.
Boş Dünya
Hubble parametresinin son ölçümlerine göre Hubble zamanının alt sınırı 13,5 milyar yıl, üst sınırı ise 14 milyar yıldır. Evrenin şu anki yaşının yaklaşık olarak mevcut Hubble zamanına eşit olduğu ortaya çıktı. Böyle bir eşitliğe, ne çekim yapan maddenin ne de çekim karşıtı alanların bulunmadığı tamamen boş bir Evren için kesinlikle ve değişmez bir şekilde uyulmalıdır. Ama bizim dünyamızda her ikisinden de yeterince var. Gerçek şu ki uzay önce yavaş genişledi, sonra genişleme hızı artmaya başladı ve şimdiki çağda bu karşıt eğilimler neredeyse birbirini telafi ediyordu.
Genel olarak bu çelişki, 1998 - 1999'da iki gökbilimci ekibinin son 5 - 6 milyar yılda uzayın azalan değil artan bir hızla genişlediğini kanıtlamasıyla ortadan kalktı. Bu hızlanma genellikle Evrenimizde yoğunluğu zamanla değişmeyen karanlık enerji adı verilen anti-yerçekimi faktörünün etkisinin artmasıyla açıklanır. Kozmos genişledikçe yerçekimine sahip maddenin yoğunluğu azaldığından, karanlık enerji yerçekimiyle giderek daha başarılı bir şekilde rekabet ediyor. Anti-kütleçekimsel bileşene sahip bir Evrenin varoluş süresinin Hubble zamanının üçte ikisine eşit olması gerekmez. Bu nedenle, Evrenin hızlanan genişlemesinin keşfi (2011'de Nobel Ödülü ile not edildi), evrenin ömrüne ilişkin kozmolojik ve astronomik tahminler arasındaki tutarsızlığı ortadan kaldırmayı mümkün kıldı. Bu aynı zamanda doğumunun tarihini belirlemek için yeni bir yöntemin geliştirilmesinin de başlangıcıydı.
Kozmik ritimler
30 Haziran 2001'de NASA, Explorer 80'i uzaya gönderdi; iki yıl sonra WMAP, Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probu olarak yeniden adlandırıldı. Onun ekipmanı, mikrodalga kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun sıcaklık dalgalanmalarını derecenin onda üçünden daha düşük bir açısal çözünürlükle kaydetmeyi mümkün kıldı. O zamanlar, bu radyasyonun spektrumunun neredeyse tamamen 2,725 K'ye ısıtılan ideal bir siyah cismin spektrumuyla örtüştüğü ve 10 derecelik açısal çözünürlüğe sahip "kaba taneli" ölçümlerdeki sıcaklık dalgalanmalarının 0,000036 K'yı aşmadığı zaten biliniyordu. Bununla birlikte, WMAP probunun ölçeğindeki "ince taneli" ölçümlerde, bu tür dalgalanmaların genlikleri altı kat daha büyüktü (yaklaşık 0,0002 K). Kozmik mikrodalga arka plan ışınımının noktasal olduğu, biraz daha fazla ve biraz daha az ısıtılmış alanlarla yakından noktalandığı ortaya çıktı.
Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonundaki dalgalanmalar, bir zamanlar uzayı dolduran elektron-foton gazının yoğunluğundaki dalgalanmalar tarafından üretiliyor. Büyük Patlama'dan yaklaşık 380.000 yıl sonra neredeyse tüm serbest elektronlar hidrojen, helyum ve lityum çekirdekleriyle birleşerek nötr atomların oluşmasıyla neredeyse sıfıra düştü. Bu gerçekleşene kadar ses dalgaları, karanlık madde parçacıklarının çekim alanlarından etkilenen elektron-foton gazında yayılıyordu. Bu dalgalar veya astrofizikçilerin söylediği gibi akustik salınımlar, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun spektrumunda izlerini bıraktı. Bu spektrum, evrenin yaşını yeniden değerlendirmeyi mümkün kılan teorik kozmoloji ve manyetik hidrodinamik aparatı kullanılarak çözülebilir. En son hesaplamaların gösterdiği gibi, en olası kapsamı 13,72 milyar yıldır. Artık Evrenin ömrünün standart tahmini olarak kabul ediliyor. Olası tüm yanlışlıkları, toleransları ve yaklaşımları hesaba katarsak, WMAP araştırmasının sonuçlarına göre Evrenin 13,5 ila 14 milyar yıldır var olduğu sonucuna varabiliriz.
Böylece Evren'in yaşını üç farklı şekilde tahmin eden gökbilimciler oldukça uyumlu sonuçlar elde ettiler. Bu nedenle, artık evrenimizin ne zaman ortaya çıktığını biliyoruz (ya da daha ihtiyatlı bir ifadeyle, bildiğimizi düşünüyoruz) - en azından birkaç yüz milyon yıllık bir doğrulukla. Muhtemelen torunlar, bu asırlık bilmecenin çözümünü astronomi ve astrofizikteki en dikkat çekici başarılar listesine ekleyecekler.
