Astronomi

Olbers Paradoksu – Yıldızlara Rağmen Gece Gökyüzü Neden Karanlıktır?

Yıldızları izlemek için uygun olan gecelerde bile gökyüzüne baktığımız zamanlarda çoğunlukla bir karanlık ile karşılaşırız. Burada bir yıldız, orada bir yıldız görürüz evet ama çoğunlukla Ay’dan yansıyan cılız ışıkla ve gezegenlerle yıldızlardan yansıyan daha da cılız ışıklarla yetinmek zo­runda kalırız.

Galaksimiz tek başına yaklaşık 200 milyar yıldız barındırır ve gözlemlenebilir evrende en az 100 milyar galaksi bulunmaktadır. Gökyüzü neredeyse Güneş kadar parlak sonsuz sayıda yıldız barındırıyorsa, gece neden bu kadar karanlık?

Bu sorunun basit bir cevabı olduğunu düşünebilirsiniz. Gökyüzünün karanlık olmasının nedeni güneşin batması gibi gelebilir. Ancak Dünya, kendi ekseni etrafında dönerken, güneşten uzaklaştığı anda yüzünü sayısız başka yıldızlara doğru çevirir. Bu sorunun cevabı daha kapsamlıdır ve bizi Olbers paradoksu ile karşı karşıya getirir.

Olbers Paradoksu Nedir?

Evren o kadar büyüktür ki, sonsuz olduğunu varsayabiliriz. Bu durumda, uzayda nereye bakarsak bakalım bir yıldız görmemiz gerekir. Bu durumda gökyüzünün, normalde gündüz göründüğünden bile daha parlak olması lazımdır. Hatta her an o kadar parlak olması gerekir ki, sabah olmasıyla gece olması arasın­ da hiçbir fark olmaması gerekir.: https://www.researchgate.net/

Gece gökyüzünün neden karanlık olduğu sorusu, Antik Yunanlardan yirminci yüzyıl gökbilimcilerine kadar birçok fizikçi ve filozof sordu. Soru bir paradoks olarak 1823’te Alman amatör gökbilimci Heinrich Olbers tarafından formüle edildi ve doğal olarak kendisinin soyadı da bu paradoksa verildi. Basitçe bu paradoks der ki, eğer evren sonsuz ve durağan ise dünya üzerindeki herhangi bir noktadan herhangi bir açı ile gökyüzüne bakıldığında bir yıldız görmemiz gerekir. Ve bu yüzden gece gökyüzü gündüz kadar aydınlık olmalıdır.

1952 yılında gökbilimci Hermann Bondi, içinde “Olbers Paradoksu” teriminin ilk kez geçtiği bir ders kitabı yayın­ladı. Fakat göreceğimiz üzere, bu adlandırma gerçeği yansıtmıyordu, çünkü soruyu ilk ortaya koyan kişi Olbers değildi. Aslında ondan bir asır önce Edmond Halley de aynı soruyu dile getirmişti. Ondan da bir asır önce Johannes Kepler 1610 yılında bu konuya merak salmıştı. Ve hatta ilk yazılı bahsi için ondan da bir­ kaç on yıl kadar önce, Kopernik’in 1576 yılında basılan De revolutionibus ( Göksel Kürelerin Devinimleri Üzerine ) isimli şaheserine bakmamız gerekir.

Bu kadar çok parlak nesnenin var olduğu bir Evren’de gecenin neden karanlık olduğu uzun süre bilim insanlarının merak ettiği bir soru olmuştur.

Gece Neden Karanlık Olur Sorusuna Gelen Alternatif Cevaplar

1610’da Johannes Kepler soruyu ele aldığında, gece­nin karanlık olmasını, Evren’in sonlu olmasıyla açıkladı. Yıldızlar arasında­ki karanlık, Evren’i çevreleyen dış duvarın karanlığıydı. Kepler’den yüz yıl sonra, Edmond Halley soruyu tekrar ele aldı ve farklı bir sonuca ulaştı. Evren sonsuzdur, fakat uzaktaki yıldızlar çok silik olduğundan görünmezler.

Ardından sahneye Heinrich Olbers çıktı. 1823’te yayınladığı bir ma­kalede gece gökyüzünün niye karanlık olduğunu daha farklı açıkladı. Olbers uzaktaki yıldızların silik görünmesinin soruya yanıt olamayacağını biliyordu. Onun yerine, uzayın yıldızlararası toz ve gazla dolu olduğunu, bunların uzaktaki yıldızlardan gelen ışığı örttüğünü savundu.

Ancak bilmediği bir şey vardı: Yeterli zaman sonra, o tozlar ve gazlar bile emdikleri ışık yüzün­den ısınıp sonunda kendileri de örttükleri yıldızlar (ya da galaksiler) gibi parlamaya başlarlar. Şaşırtıcıdır ki mantıklı bir yaklaşım Edgar Allan Poe’dan geldi. Edgar Allan Poe, 1848 yılında, yani kırkında hayata veda etmeden bir yıl önce, genelde en önemli ve etkileyici eseri kabul edilen “Eureka: A Prose Poem” adlı makalesini yayınladı.

Poe’nun daha çok doğa yasalarıyla ilgili sezgilerine dayanan çalışmasının bilim eseri olarak geçerliliği yoktur. Ancak yazısında karanlığı açıklamanın tek yolunun görünmez arka planın çok büyük olduğunu hayal etmek olduğunu savundu. Bu nedenle ondan gelen hiçbir ışın bize ulaşamayacaktı. Bu düşünce doğrudur, ancak Olbers paradoksunun çözümü için tek başına yeterli değildir.

Olbers Paradoksunun Çözümü

Gökyüzünde görebileceklerimiz, bütün Evren’in sadece ufak bir bölümüdür. “Görünür Evren” dediğimiz bu bölgenin dışındaki şeyleri, bu ufkun ötesini, hiçbir teleskop bize gösteremez. Çünkü bu ufuk aynı zamanda zamanın ufkudur. Ne kadar uzağa ba­karsak, o kadar geçmişe bakıyoruz demektir, çünkü gözümüze gelen ışık kaynağından çıkalı milyarlarca yıl oldu. O yüzden ışığın çıktığı kaynağın şimdiki halini değil, geçmiş halini görürüz. Bundan dolayı, görünür Evren’in en uç noktası, zamanın bizim için en erken anıdır. Görsel: Orion Bulutsusu. Kaynak: https://www.farmersalmanac.com/

Gerçekte, 20. yüzyıldan önce yaşamış olan her gökbilimci, yeni bir model geliştirirken eski modellerde ortaya atılan bir varsayımın üzerinden devam ediyorlardı. Bu Evren’in temelde durağan olduğu fikriydi. Olbers Paradoksu çözümü aslında, evrenin genişlemekte olduğu gerçeğinde yatar. Edwin Hubble,1929’da uzak galaksilerin muazzam bir hızla bizden uzaklaştığını gözlemledi. Bu genişleme nedeniyle, galaksiler arasındaki boşluk artıyor ve bunun sonucunda galaksiler bizden uzaklaşıyordu. Bu olurken, galaksilerden gelen ışık, sesten aşina olduğumuz fiziksel bir değişime uğrar.

Bir tren veya ambulans yaklaşırken motorların sesini dinleyin. Yaklaştıkça ses tizdir ancak uzaklaştıkça ses düşük perdelidir. Bu duruma Doppler etkisi denir. Aynı şey ışık için de geçerlidir. Bir ışık kaynağı hızlı bir şekilde azaldığında, görünür ışığın tüm spektrumu önceki örnekteki ambulanstaki gibi azalır. Bir noktadan sonra bu ışık görünür spektrumdan çıkarak kızılötesi ışık, mikrodalgalar ve hatta radyo dalgaları haline gelir. Bunların hepsi bizim için artık görünmezdir.

Genişleyen Evren

Big Bang yani Büyük patlamadan sonraki Evren’i temsil eden bir model. Kaynak: https://phys.org

Ancak bu bilgi gece gökyüzünün neden karanlık olduğunu açıklamak için tek başına yeterli değildir. Gizemin çözümü yine Evren’in genişlemesi ile ilişkilidir. Evrenin genişlemesi sayesinde, genişlemeyi geriye doğru izleyerek evrenin yaşını hesapladık. Evren 13.82 milyar yaşındadır. Hiçbir galaksi bundan daha yaşlı değildir. Bu, görebildiğimiz hiçbir galaksinin 13,82 milyar ışık yılından daha uzakta olamayacağı anlamına gelir.

Işık, Evrendeki en hızlı şeydir ancak hızı sınırlıdır. Bir milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan yıldızlardan yayılan ışığın bize ulaşması bir milyon yıl alacaktır. Bu nedenle gözlemlediğimiz şey şu anda var olan yıldızlar değil, aslında milyonlarca yıl önce nasıl var olduklarıdır. Bu esnada galaksiler ölür ve yenileri ortaya çıkar. Ancak Evren’in devam eden ve hatta hızlanan genişlemesi, çoğunun menzilimizin dışında kalacağını garanti eder.

“Çok fazla yıldız, çok az ışık” paradoksu yıllar boyunca büyük düşünürleri cezbetmişti. O zamanlar Evren hakkında gerçekte ne kadar az şey bilindiğini düşünürsek, Poe’nun öngörüsü şaşırtıcı biçimde en doğru olanıydı. Yeryüzünden bakıldığında geceleri gökyüzü her zaman karanlık olacaktır çünkü dışarıdaki ışığın çoğu bize ulaşamayacak kadar uzaktadır.


Kaynaklar ve İleri Okumalar:

  • Why the sky is dark at night; https://www.sciencefocus.com
  • Jay Ingram; Why Do Onions Make Me Cry?: Answers to Everyday Science Questions You’ve Always Wanted to Ask; Simon & Schuster; Abridged edition- 2019
  • Why Is The Sky Dark At Night?; yayınlanma tarihi: 20 Ağustos 2019; Bağlantı: https://www.forbes.com

Matematiksel

Başa dön tuşu