Uzay Ne Kadar Karanlık?

Şehir ışıklarından uzaklaşıp yukarı baktığımızda yıldızlar arasındaki gökyüzü gerçekten çok karanlık görünmektedir. Dünya atmosferinin üzerinde, uzay daha da kararır ve mürekkep gibi simsiyah bir renge dönüşür. Yine de orada bile, boşluk tam anlamıyla siyah değildir. Aslında evren, sayısız uzak yıldız ve galaksiden gelen zayıf bir ışıltıya sahiptir. Sayısız yıldız ve galaksi varken uzayın nasıl karanlık olduğu sorusu, Johannes Kepler, Edmond Halley ve Alman doktor- gökbilimci Wilhelm Olbers dahil olmak üzere yüzyıllar boyunca pek çok bilim insanının üzerinde düşündüğü bir soru oldu.

armstrong-539x420-1-300x234-1 — Ay görevlerinde gökyüzü

Uzay Neden Siyah?

Önce gezegenimizde gündüzlerin neden mavi renkte olduğuna bir bakalım. Güneş’ten gelen ışık atmosfere çarpar ve her yöne dağılır. Bu dağılma sırasında en çok saçılan renk ise mavidir. Bu sayede bizler gündüzleri açık havalarda gökyüzünü mavi renkte görürüz. Eğer atmosfer olmasaydı gökyüzü simsiyah olurdu. Örneğin, Ay’da atmosfer olmadığı için Ay görevlerinde güneşli bir günde çekilmiş fotoğraflara bakıldığında gökyüzünün siyah olduğu görülmektedir. Asıl sorumuza gelecek olursak; eğer evren yıldızlarla doluysa, neden hepsinden gelen ışık tüm gökyüzünü aydınlatmıyor? Evren sonsuz büyüklükte ve sonsuz derecede yaşlıysa, o zaman gece gökyüzünün tüm bu yıldızlarından gelen ışıklardan dolayı parlak olmasını beklerdik. Uzayda baktığımız her yönde aslında bir yıldıza bakmış olurduk. Oysa ki baktığımızda uzayın karanlık olduğunu görüyoruz. Bu paradoks, Olbers Paradoksu olarak bilinmektedir.

Bu paradoksa en iyi çözümü Edwin Hubble sundu. Hubble, galaksilerin birbirinden uzaklaştığını evrenin statik veya zamansız olmadığını ve durmaksızın genişlediğini keşfetti. Bu evren modeli üzerinde evrenin sonsuz yaşta değil yaklaşık 14 milyar yaşında olduğu hesaplandı. Evrenin sonsuz derecede eski olmaması, ışığın 14 milyar yıl içinde gidebileceği kadar uzaktaki nesneleri görebileceğimiz anlamına gelir. Bundan daha uzaktaki yıldızlardan gelen ışığın bize ulaşması için zaman henüz gelmedi. Bu nedenle de gökyüzünün parlak olmasına katkıda bulunamaz. Ayrıca, gökyüzünün yıldızlardan dolayı parlak olmamasının bir başka nedeni ise; bir ışık kaynağı gözlemciden uzaklaştığında, o ışığın dalga boyunun uzamasıdır. (Işığın kırmızı renge yaklaşması) Bizden uzaklaşan yıldızlardan gelen ışık, kırmızıya doğru kayar ve artık görünmeyecek dalga boylarına ulaşır.

Uzay Ne Kadar Karanlık?

Önceki çalışmalar, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu tarafından yapılan çok derin gökyüzü gözlemlerinden çıkarılmıştı. Hubble’ın göremeyeceği kaç galaksinin, çok küçük ve sönük olduğunu tahmin etmek için matematiksel modeller kullanılmaktaydı. Bu ekip, evrendeki galaksilerin %90’ının Hubble’ın görünür ışıkta algılama yeteneğinin ötesinde olduğu sonucuna vardı. Ekibin ölçmeye çalıştığı kozmik optik arka plan, daha iyi bilinen kozmik mikrodalga arka planın görünür ışık eşdeğeridir. Kozmik mikrodalga arka plan bize büyük patlamadan sonraki ilk 450.000 yılı anlatır. Kozmik optik arka plan ise; bize o zamandan beri oluşan yıldızların toplamı hakkında bilgi verir.

stsci-nh-p2101a-f-1920x1080-1-300x169-1 — New Horizons

Hubble uzayda bulunmasına rağmen Dünya’nın etrafında dönüyor olması sebebiyle hala ışık kirliliğinden muzdarip. Güneş sistemi, parçalanmış asteroitlerden ve kuyruklu yıldızlardan gelen küçük toz parçacıklarıyla doludur. Güneş ışığı bu parçacıklardan yansır ve yerdeki gökyüzü gözlemcileri tarafından bile gözlemlenebilen burç ışığı (zodiacal light) adı verilen bir parıltı yaratır. Bu nedenle ekip, burç ışığından kaçmak için Güneş sisteminden uzakta bir gözlemevi kullanmak zorunda kalmıştır. Neyse ki, Pluto ve Kuiper Belt cismi Arrokoth’un şimdiye kadarki en yakın görüntülerini veren New Horizons uzay aracı, bu ölçümleri yapmak için yeterince uzaktaydı. New Horizons, bulunduğu konumda (bu gözlemler yapıldığında 6.5 milyar km’den fazla uzakta), Hubble’ın erişebileceği en karanlık gökyüzünden 10 kat daha karanlık bir ortamı yaşıyordu.

Yapılan Çalışma

Ekip, New Horizons arşivlerindeki mevcut görüntüleri analiz etti. Zayıf arka plan parıltısını ortaya çıkarmak için, bir dizi başka faktörleri düzeltmeleri gerekiyordu. Örneğin, var olması beklenen, tanımlanamayacak kadar zayıf olan galaksilerden ışığı çıkardılar. En zorlu düzeltme, yıldızlararası tozdan yansıyan ışığı Samanyolu yıldızlarından ayırmak oldu. Kalan sinyal son derece zayıf olsa da yine de ölçülebilir nitelikteydi. Bu zayıf sinyali Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden Marc Postman şöyle tanımladı; şehir ışıklarından uzak, ücra bir yerde geceleri yatak odanızda perdeler açık yatar ve yolun bir mil (1.6 km) aşağısındaki bir komşu da, buzdolabını gece yarısı atıştırması için açarsa, o buzdolabından gelen ışık yatak odası duvarlarınızdan yansıdığında, New Horizons’ın algıladığı arka plan kadar parlak olurdu.

Öyleyse, bu artık parıltının kaynağı ne olabilir? Nispeten yakın evrendeki çok sayıda cüce galaksinin tespit edilebilirliğin hemen ötesinde olması mümkündür. Belki de en ilgi çekici olanı, teorilerin öne sürdüğünden çok daha fazla sönük, uzak galaksi olmasıdır.