Hubbble Deep Field 1 / 87,300,000 of the sky

Astronomi Semineri Tamamlama Sayfasi

 

Sorular  için  sorucevap@astronomi.club  isimli e-posta adresi olusturuldu. 

Cevaplar bu web sitesinde, bir ileri sayfada  olacak.

 

 

( 2 Aralik 2014 - Eskisehir Anadolu Üniversitesi - Edebiyat Fakültesi )

Ikinci dersin sonunda konuları birbirine bağlama fırsatımız olmamıştı.

Bu web sitesinde kaldığımız yerden tamamlamak istiyorum.

Dolayısı ile konuları baştan anlatmak değil de birbirine bağlamak gibi olacak.

15 aralık ve 22 aralık tarihlerinde ise ilaveler yapmak niyetindeyim.

(Türkçe karakter sorununu hala çözemedim. :) )

 

-- Bizim yıldızımız kaç yaşında ?

Güneşteki hidrojen ve helyumun miktarına bakıldığında yaklaşik 5 milyar yıl yaşında.

Kırmızı dev olarak adlandırılan hacim büyümesine  5 milyar yıl daha var.

 

-- Kırmızı dev evresi nedir ne kadar büyük olabilir?

Aşağıdaki resim bizim yıldızımız güneş için geçerli büyüklükleri gösteriyor.

Ana ömrünü bugünkü boyutlarda geçirecek.Resimdeki "The Sun" yazılı büyüklük kadar.

Hidrojen bittiği zaman üst tabakalar dışarı kaçacak ve soldaki büyük yıldız haline gelecek.

Kütlede değişiklik yok , dış katmanlarda yoğunluk azalmış olacak.

Büyüdüğü zaman 120-150 milyon km yarıçapa erişecek.

Venüs güneşin merkezine 100 milyon km uzakta, biz 150 milyon km.

Dolayısı ile  dünya bir gün kavrulacak.

Ama merak etmeyin daha 5 milyar yıl var.

 

Red_giant_size_comparison.jpg

 

Birinci kırmızı dev evresinden sonra kütlenin çoğu tekrar merkeze dönecek ve bu sefer helyum atomları karbon atomlarına dönmeye başlayacak. Bir kez daha enerji açığa çıkacak ve güneşimiz tekrar parlayacak.

Sonrasında helyum bitince bir kere daha genişleyerek kırmızı dev olacak.

Bu sefer ilkinden biraz daha küçük.

Sonrasında kütlenin önemli kısmı yeniden merkeze dönecek ama yanma olmadığı için küçülecek.

Yukarıdaki resimde "The earth" yazan küçüklüğe kadar.

Yani son evresi olan "beyaz Cüce" döneminde güneşimiz dünyanın büyüklüğü kadar olacak.

Ve evren var oldukça ısısı azalarak bu ebatlarda kalacak.

Dolayısı ile çapının büyüklüğü 1 e on bin kadar oynamış olacak bizim yıldızımızın (tüm hayatı boyunca.)

Soğuk yıldızlar diye tabir edilenler bu "beyaz cüce" evresindeki yıldızlar.

 

-- "Yıldız", "Kırmızı Dev","Beyaz Cüce"nin haricinde  Kahverengi Cüce" de var. Neyi ifade ediyor ?

Ilk üç isim aynı yıldızın geçirdiği farklı evrelerine (ebat ve ışıması farkli) verilen adlar.

Kahverengi cüce tabiri ise yıldız olmaya kütlesi yetmeyenlere verilen isim.

 

Çekim kuvveti ile etraftaki atomlarin toplanmasi suretiyle küresel kütleler olusuyor.

Yeterli miktarda kütle toplanabilirse merkezdeki sicaklik 3 milyon dereceye yükseliyor ve bildigimiz hidrojen-helyum füzyonu basliyor ve kütle isik saçiyor.

Bu füzyonu baslatabilen kütleler yıldız ismini aliyor.

(Günes kütlesinin yüzde kirki kadar kütle toplanabilirse yıldız oluşuyor.)

Eğer toplanan kütle toplamı bu rakamın altında kalırsa ışık saçamiyor.

Bu durumda "kahverengi cüce" adını alıyor.

 

--  Evrenin geçirdiği basamakları gösterir bir resim.

 

(İlk  4 safhayı atlıyorum. Atom fiziği dahilinde bazı evrelerden geçiliyor)

Herşeyin enerji olduğu ilk andan itibaren 3 dakika geçtiğinde atom çekirdekleri proton-nötron kaynaşması ile oluşabiliyor.

Ortam sıcaklığı 109 (milyar derece) mertebesinde.

380 bin yıl geçtiğinde fotonlar serbest kalabiliyor ve "Kozmik Arkaplan "Radyasyonunu" oluşturan dönem burası.

Ortam sıcaklığı 3'000 derece ve evrenin hacmi bugünün 40 trilyonda biri kadar.

Birinci milyar yılda ilk nesil yıldızlar parlamaya ve galaksiler oluşmaya başlıyor.

Kabaca 8 milyar yılın sonunda 3. nesil olan güneş sistemimizin adımları atılıyor.

Bir önce yaşayıp biten ikinci nesil bir yıldızın küllerinden doğarak.

 

-- üçüncü nesil olduğumuzu nasil anlıyoruz ?

Güneş sisteminde bulunan hidrojen ve helyum dışı elementlerin bolluğu ve orantıları yüzünden.

İlk 380 bininci yılda sadece hidrojen ve helyum atomu vardı. (

Tüm diğer atomlar yıdızların içinde ve yıldızların en son süpernova patlaması safhalarında oluştu.

Hemen alttaki paragraf maddelerin oluşum sırası hakkında bilgi veriyor..

 

-- Evrendeki atomlara dönersek, bunlar nasil olustu ?

Enerjiden maddeye dönüldüğünde ortaya yoğun Hidrojen %73 ve Helyum %25 çikiyor.

Birinci nesil yıldızlar  oluşurken ortamda sadece bu elementler var.

Ve çekim kuvveti sebepli olusan yıldızların çekirdeklerinde demir-Fe atomuna kadar elementler üretiliyor.

Süpernova patlamaları ile de Uranyum bölgesine kadar olan diğer elementler oluşuyor. (Neredeyse hepsi)

Ilk yıldızlar Hidrojen atomundan oluşurken "atom hacmi/ atom kütlesi" sebepli bir mekanizma dolayisi ile sadece "büyük yıldız" sınıfında oluşabiliyor.

Bu sebeple göreceli olarak çok kısa ömürlü oluyor.

Bir kaç yüz milyon yıl süren bu evreden sonra bu yıldızların küllerinden ikinci nesil yıldızlar oluşuyor.

Ve bizim yıldız/güneş sistemimizin de olduğu düşünülen üçüncü nesil yıldızlar arkadan geliyor.

Her nesilde yüksek rakamli elementlerin yoğunlugu daha fazla oluyor.

 

Hangi elementlerin/atomların hangi safhada üretildiğine ait bir resim aşağıda.

File:Nucleosynthesis periodic table.svg

 

Sarılar küçük yıldızlarda, yesiller büyük yıldızlarda, turuncular süpernova patlamalari sayesinde üretiliyorlar.

Sağ en alt sıradaki elementler ise laboratuvarlarda üretilen atomlar.

Açık mavi  renkteki 3 element ise çogunlugu güneşten gelen kozmik ışınların  (tahminim atmosferin üst tabakalarinda) çarpması vesilesi ile oluşuyor.

 

-- Evrenin genişledigi fikri ne zaman ortaya çikti?

Edwin Hubble başkanlığındaki ekip 1929da her yöndeki her galaksinin bizden uzaklaştığını gözlemsel olarak  tespit etti.

Daha uzakta olan galaksi daha hızlı uzaklaşıyordu. Yani hızı fazla olan bizden daha fazla uzakta idi.

Bu duruma uygun en önemli açıklama "evrenin genişlediği" idi.

Animation zur Expansionsbewegung des Universums

 

-- Big Bang yani Büyük Patlama nereden çıktı ?

 Genişleme filmi geri sararak galaksilerin-evrenin durumunu düşündüler.

Madem hepsi uzaklaşıyordu bizden.

Analogy of an expanding universe

 

 

 

 

 

O zaman üstteki resimde oldugu gibi bugün bize 4 birim mesafede olan bir galaksi (sag mavi küredeki) geçmişte bir gün sadece 2 birim uzaklıkta (sol küçük küredeki) idi herhalde.

&Çok çok daha geri gidildiğinde de tüm evren sıfırdan başlamış olmalıydı (Big Bang ? ? )

 

-- Ikinci bir destekleyici görüş geldi mi ?

1948 yılında George Gamow tarafından bir teori geliştirildi.

1968 de gözlemsel olarak ispatlandı.

Sayfanın geri kalan kısmında bunun basamaklarını sebep detayları ile aktaracağım.

Uzun sürecek ve bir kaç defa okumak gerektirebilecek.

 

Bu açıdan buraya önce kısa hikayeyi koyuyorum.

Şöyle ki evren genişlerken 380 bininci yılına geldiğinde ortamdaki fotonlar (ışık - elektromanyetik dalga) ilk defa serbest kalabiliyor.

Evrenin her yerinde ve kabaca aynı anda ve aynı özelliklerde.

13.5 milyar yıl sonra bugün evrenin her yerinde bunun var olması gerekiyor.

Tek bir farkla.

Dalga boyu çok çok değişmiş halde - genişleme sebepli.

Bugün mikrodalga seviyesinde dalga boyuna sahip ve hangi yöne bakarsanız bakın orada mevcut.

 

"Big Bangden kalan kalıntı", "Arkaplan Radyasyonu", "Evren Aydınlandı" denilen yakıştırmaların hepsi bu olayı anlatıyor.

Hatta evrenin ilk saniyesinin trilyon-katrilyonda birinde olan olayların bırakabilecekleri izi de bu foton (elektromanyetik dalga) denizinin içinde arıyorlar.

Örneğin bu mikrodalga ışımasının polarize olan bölgelerini ölçerek Big Bangin birinci saniyesinin 10-43 de biri ile 10-36 da biri arasında gerçekleştiğini düşündükleri "Köpük - Ani genişleme"ye ait done arıyorlar. 

Her ne kadar 380 bininci yılda oluşsa da Big Bangin parmak izleriş gibi deyimlerle ifade edilebiliyor.

 

-- Evrenin genişlemesine ait ikinci ve en önemli kanıtın açıklamaları.

 

3 madde halinde aktarıyorum.

Gamow dedi ki:

Eger evren bir zamanlar gerçekten sıfırdan büyümeye başladi ise o zaman geçirmesi gereken evreler olacak.

 

 

 

Baslangiçta evrenin tüm malzemesi/enerjisi küçücük bir hacimde olduğu için(çok yüksek yoğunluk ) bu salt enerji olarak başlamasını gerektirecek.

Genişledikçe evrenin hacmi büyüyecek, bu sebeple yoğunluğu ve ortalama sıcaklığı azalacak.

Yogunluk azalırken bir noktada (e = mc denklemine uygun miktarda) madde oluşmaya başlayacak.

Olusan proton ve elektronlar ilk dönemde birbirinden bağımsız hareket edecek.

Ve akabinde Gamow'un ön gördüğü referans evre gelecek.

Evren iyice  genişleyip ortalama sıcaklık 3'000 dereceye düştüğünde bu elektronlar protonların etrafında yörüngelerine girip bildiğimiz hidrojen atomlarını oluşturacaklar. (Biraz da helyum atomu) Ve ortamda bulunan (ve sıcaklığı temsil eden) tüm fotonların (ışığın) önündeki engel kalkmış olacak.

 

 (L) Before atoms form, the Universe is filled with a vast soup of charged nuclei and electrons, and photons cannot travel very far without scattering off of them.  (R) When the electrons bind to nuclei ("recombination") to form neutral atoms, the photons no longer scatter so easily, and they fly free --- the Universe has become transparent.

 

Yukaridaki resim bunu ifade etmeye çalışıyor.

Solda sarı renkte gösterilen fotonlar (ışık-elektromanyetik dalga)) en ufak bir yol almaya çalıştığında proton ve elektronlar tarafından emiliyor, ve tekrar başka yöne doğru tekrar üretiliyorlar.

Ne zaman ki elektronlar proton etrafındaki yörüngelerine stabil oturabiliyorlar, o zaman resmin sağındaki  gibi fotonlar rahat hareket edebiliyor. Pek bir yerlere çarpmadan yoluna gidebiliyor.

 (Aslında tavuk-yumurta ikilemi gibi. Foton çarpmasa elektron protonun etrafına oturacak. Ama yer dar, sürekli çarptığı için yörüngeye giremiyor. Giremedikçe ortada dolanıyor, diğer fotonun önüne çıkıp ona çarpıyor. Sonuçta hacim büyüyünce ortalık rahatlamaya başlıyor :) )

 

 -- Yukarıda anlatılan mekanizma neyi getiriyor ?

O anda evrenin her yerinde birbirinden bağımsız olarak 3'000 derecenin enerjisine sahip fotonlar (elektromanyetik dalga)ortamda serbest kaldığı düşünülüyor..

(Bu evre evrenin aydınlanması şeklinde de tavsir edilir.)

O dönemin 380'000 (üçyüzseksekbin) yılında ve bugünkü hacminin 42 trilyonda biri iken (çapinin 35 binde bir) yaşandığı hesaplaniyor.

Crédits : ESA – C. Carreau.

 

Evrenin gelişimini anlatan bu üstteki resimde 380'000 yazılı evre bu ışığın oluştuğu evre.

Maddenin oluşması ise birinci saniyenin öncesi olarak yer alıyor.

 

-- Hikayenin önemi burada bitti mi ?

Son bir basamak daha var.

O gün 3'000 dereceye tekabül eden elektromanyetik dalgaların (fotonların) dalga boyu evrenin genişlemesi sebebiyle degişiyor.

Bugün -270 dereceye tekabül eden bir sicaklığın enerjisine sahip bir foton şekline dönüyor.

Iste Gamow 1948 yılında böyle bir ısımanın evrenin her yerinde ve birbirine eşit derecede olması gerektiğini ortaya atıyor.

1960 li yıllarda Rus uydularından Amerika'ya yayın yapılıyor mu diye araştıran ekip kazara bunu buluyor. Ve Nobel ödülü kazanıyor.

Kozmik Arkaplan Isıması adı ile biliniyor.

(CMB Cosmic Background Radiation)

 

http://tr.wikipedia.org/wiki/Kozmik_mikrodalga_arkaplan_%C4%B1%C5%9F%C4%B1mas%C4%B1

 

-- CMByi gösteren resimlerden ne anlamalıyız ?

 

Bu görüntü şekil itibari ile 3 boyutta 360/360 her yöne baktığımızda ortaya çıkan haritayi resmetmeye çalışıyor.

Renkler gözlemlenen ısı derecesini anlatıyor. (-270 derece civarında)

Burada en açık renk ile en koyu renk  (en sıcak en soğuk) arasinda derecenin on binde biri (tam emin değilim) gibi çok çok küçük bir fark var.

Bu farkın "belli çekirdekler etrafında galaksilerin oluşabilmesine" ve bugünkü düzene olanak sağladığı düşünülüyor.

 

-- Bu Kozmik Arkaplan Radyasyonunun görüntüleri nasıl alındı ?

1989 COBE,2001 WMAP,2013 Planck uyduları tarafından "atmosferin dışından" ölçüldü.

Her yeni uydu ile görüntü hassasiyeti-rezolüsyon arttı.

Alttaki şekil uyduların görüntü hassasiyetini mukayeseli gösteriyor

 

Evrenin ilk zamanlarına ait bu görüntü ne kadar hassas incelenirse, gelişimine ait o kadar bilgiyi doğru edinmemizi sağlar.

Evrenin yaşından tutun, evrenin ilk mikrosaniyesinde bazi fizik kurallarına ait etkileşimlerin olup olmadığına fikir yürütmek gibi çok ileri düzeyde yardimi oluyor.

Bir gün CCD-Ölçme cihazlarinda devrim anlaminda bir gelişme olursa şahsi düşüncem yeni bir uydunun bu ise yine ayrılacağı yönünde.

 

 

 

 

---------------------------------------------------------------

 

Gelecek sorular dogrultusunda bu kaldığım yerden devam edeceğim.

Iyi haftalar, başarılar.

 

 

 

 

 

This Web Page was Built with PageBreeze Free HTML Editor