Işık kirliliğinden ötürü gece gökyüzüne baktığımızda çok az yıldız ve gezegen görebiliyor olsak da manzara hepimizi büyülüyor. Güzel bir havada gece gökyüzüne bakarken aklınızdan çeşit çeşit düşünce geçtiğine eminim. Fakat büyük ihtimalle şu soru birçoğumuzun aklına hiç gelmedi: Samanyolu galaksisi kaç kilogramdır? Ya da galaksimizin ne kadar kütleye sahip olduğunu ölçmek mümkün müdür?
Aklınıza bunlar gelmediyse üzülmeyin. Çünkü bu sorular o esnada aklımıza gelseydi anın büyüsünü bozardı. Sorunun cevabına gelecek olursak, Samanyolu’nun kütlesini tahmin etmek mümkün fakat zorlu bir iş. Öncelikle galaksinin içerisinde oluşumuz onu tamamıyla görmemizi engelliyor. Bu tıpkı, bir balığın yaşadığı okyanusta ne kadar su olduğunu anlamaya çalışmasına benziyor.
İyi bir tahminde bulunmak içinse yapmamız gereken çok şey var. Örneğin yıldızların yörüngesel hareketleri, galaksi yörüngesindeki diğer galaksilerin hareketi ve Samanyolu’nun evrim süreci hesaba katılmalıdır.
Bir de işin en zorlu kısmı olan karanlık madde meselesi var elbette. Yine de bilim sayesinde galaksimizin kütlesi hakkında tahminlerde bulunabiliyoruz. Bu yazımızda Samanyolu’nun kütlesini nasıl tahmin ettiğimize bir bakış atalım.
Açısal Momentum Yardımıyla Bir Galaksinin Kütlesi Nasıl Hesaplanır?
Kütleçekimsel merceklemeden hiperhızlı yıldızları incelemeye kadar galaksimizin kütlesini tahmin etmek adına birçok yöntem denedik. Ancak evren hakkındaki sınırlı bilgimiz göz önüne alındığında sonuçlar da bir hayli değişken olabiliyor. Öyle ki Samanyolu galaksisinin kütlesi ile ilgili tahminler 700 milyar Güneş kütlesinden 2 trilyon Güneş kütlesine kadar değişebiliyor!
Ancak galaksilerin açısal momentumunu kullanarak çok daha net tahminler yapmaya başladık. Bu yöntemde Samanyolu’nun etrafındaki galaksilerin 3 boyutlu hareketlerini ve açısal momentumlarını simüle eden bir program kullanılıyor. Simülasyondan elde edilen sonuçlara göre galaksimizin kütlesi, Güneş’in kütlesinin 1.5 trilyon katı kadar.
Galaksimiz etrafındaki diğer galaksilerin hız ve konumlarını kullanan diğer yöntemlere göre bu yöntem, daha net sonuçlar vermiştir. Bunun sebebi, açısal momentumun kullanılmasıdır. Açısal momentum; bir cismin dönme ataletini (eylemsizliğini) ve dönme hızını radyan/saniye cinsinden temsil eden bir vektördür. Ve bir sistemin açısal momentumu zaman içerisinde değişmediğinden sonuçlar daha güvenilir olmaktadır.
Soğuk Karanlık Madde Sorunu
Peki neden Samanyolu’nun etrafındaki uydu galaksilerin çeşitli özellikleriyle ilgileniyoruz? Yazımızın başında da belirttiğimiz gibi içinde olduğumuz galaksiyi tamamen göremediğimiz için komşularıyla olan etkileşimine bakıyoruz. Ancak Macellan Bulutları hariç, diğer galaksileri teleskoplarla bile görmek çok zor. Bu durum da onların varlığını tespit etmeyi zorlaştırıyor.
Bir galaksinin parlaklığı genellikle kütlesini tahmin etmek için kullanılmaktadır. Fakat yörünge hareketleri her zaman tutarlı sonuçları vermez. İşte bu nedenle bilim insanları, bu dengesizliği gidermek için soğuk karanlık madde teorisine başvuruyorlar.
Teoriye göre evrenin kabaca %85’i ağır ve yavaş hareket eden parçacıklardan, yani karanlık maddeden oluşuyor. Günümüzde karanlık maddenin galaksilerin oluşumunda önemli bir rol oynadığı düşünülüyor. Teori yaygın bir şekilde kabul görmesine rağmen deneysel kanıtlardan yoksundur. Ancak Samanyolu’nun kütlesini ölçme problemi, teori için bir test alanı sağlamaktadır.
Peki Samanyolu’nun Kütlesini Bilmemiz Ne İşe Yarayacak?
Galaksimizin kütlesini öğrenmeye çalışmamız başta kulağa biraz gereksizmiş gibi geliyor. Ancak böylesine garip bir sorunun bile bilimde çok güzel etkileri olabilir. Örneğin az önce bahsettiğimiz soğuk karanlık madde teorisi. Teorinin deneysel kanıtlara sahip olması için bu soru fazlasıyla önemli.
Ayrıca soğuk karanlık madde teorisi, Samanyolu’nun etrafında 50 değil, 100-200 uydu galaksi olduğunu öngörüyor. Bunun böyle olması muhtemel çünkü teknolojimiz sadece 50 uydu galaksiyi görmemize izin veriyor olabilir.
Açısal momentum yönteminde hesaplama için 50 uydu galaksiden 9’u kullanıldı. Buna rağmen oldukça net bir tahmin yapmayı başarabildik. Araştırmacılar Avrupa Uzay Ajansı’na ait Gaia teleskobunun da yardımıyla ilerleyen yıllarda daha iyi tahminler yapabileceğimizi düşünüyor. Bu da bize Samanyolu’nun kütlesi ve dolayısıyla da kozmik bir gizem olan karanlık madde hakkında çok şey gösterecektir. Yazımızın devamında ayrıca göz atmak isterseniz: Dünya’nın Kütlesi Ne Kadar Ve Bunu Nasıl Hesapladık?
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- A whole new way to weigh the Milky Way ; Bağlantı: Just how massive is the Milky Way? (astronomy.com) ; Yayınlanma tarihi: 30 Ekim 2018
- How Massive Is the Milky Way? ; Bağlantı: How Massive Is the Milky Way? | Live Science ; Yayınlanma tarihi: 7 Mart 2019
- Exactly How Massive is the Milky Way? ; Bağlantı: Exactly How Massive is the Milky Way? – Universe Today ; Yayınlanma tarihi: 1 Haziran 2023
- V. V. Bobylev & A. T. Bajkova. Review of current estimates of the Galaxy mass ; Bağlantı: [2305.18408] Review of current estimates of the Galaxy mass (arxiv.org) ; DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.18408
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
