Astronomi ve Kozmoloji

Olbers Paradoksu – Yıldızlara Rağmen Gece Gökyüzü Neden Karanlıktır?

Yıldızları izlemek için uygun olan gecelerde bile gökyüzünün çoğu karanlıktır. Burada bir yıldız, orada bir yıldız evet ama ışıkları geceyi aydınlatmaya yetmez. Galaksimiz tek başına yaklaşık 200 milyar yıldız barındırır ve gözlemlenebilir evrende en az 100 milyar galaksi bulunur! 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?

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.

Olbers, paradoksu çözmek için şöyle bir öneride bulunmuştu. Uzay soğurucu bir madde ile dolu olduğundan, çok uzak yıldızların ışınımı bu ortam tarafından soğuruluyor ve bize ulaşamıyor.

Aslında Olbers kendisinden 80 yıl önce bu paradoksu dile getiren Edmund Halley’i anmayı unutmuştu. Ancak her ikisi de paradoksa dair yaptıkları açıklamalarda yanılıyordu. Şaşırtıcıdır ki mantıklı bir yaklaşım Edgar Allan Poe’dan geldi. Edgar Allan Poe, 1848’de yazdığı “Eureka: A Prose Poem” adlı 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.

Orion Bulutsusu. Kaynak: https://www.farmersalmanac.com/

Olbers Paradoksunun Çözümü

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

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu