Evren Genişliyorsa, Galaksiler Nasıl Birleşiyor?

Artık hepimizin bildiği gibi bir gerçek var; evren genişliyor ve bu genişleme sebebiyle, evrendeki galaksiler de birbirinden uzaklaşıyor. O hâlde galaksiler neden birleşiyor?

Astronomların komşu galaksimiz Andromeda’nın bize hızla yaklaştığını ve birkaç milyar yıl içinde de bizim galaksimiz Samanyolu’yla birleşeceğini söylediklerini duymuşsunuzdur. O hâlde burada bir yanlışlık yok mu? Evren genişliyor ve bütün galaksiler birbirlerinden uzaklaşıyorlarsa nasıl olur da galaksiler birleşebilir?

Galaksilerin Bizden Uzaklaştığını Nereden Biliyoruz?

Galaksilerin bizden uzaklaştığını, kırmızıya kayma adı verilen bir etki sayesinde gözlemleyebiliyoruz. Çünkü evren genişledikçe, galaksiden bize doğru gelen ışığın dalga boyu da uzuyor. Işığın dalga boyunun uzaması aynı zamanda ışığın kırmızıya kayması demek. Çünkü elektromanyetik spektrumda görünür ışıktan uzun dalga boyları, kızılötesi ışığa denk geliyor. Yani bir obje bizden ne kadar uzaktaysa, objeden gelen ışık da bize ulaşana kadar o kadar uzayacak, yani o kadar kırmızı kayma etkisini gösterecektir. Mesela bu yüzden, evrenin en uzak köşelerindeki galaksilerin ışığı görünür ışıktan, kızılöte dalgaboyuna kaymış hâlde.

Kırmızı ve maviye kayma animasyonu. (NASA Goddard Space Flight Center)

Dolayısıyla çok uzaktaki, yani evrenin başlangıcındaki galaksileri gözlemlemek istediğimizde bu gözlemleri, kızılöte dalgaboyuna duyarlı teleskoplarla gözlem yapmak durumunda kalıyoruz. Zira bugünlerde uzak galaksi gözlemlerini neredeyse tamamen James Webb Uzay Teleskobu üstlenmiş durumda. Çünkü, James Webb teleskobu, ışığın yalnızca bu kızılöte dalgaboylarına duyarlı biçimde tasarlanmış bir teleskop.

Ancak bu noktada, bütün galaksilerin evrenin genişlemesi sebebiyle bizden uzaklaştığını söylersek, hata yapmış oluruz. Çünkü galaksiler aslında evrende başıboş, rastgele ve düzensiz biçimlerde dağılmış değiller. Galaksiler birbirleriyle bir araya gelerek, galaksi gruplarını veya galaksi kümelerini oluşturuyorlar.

Galaksi Grupları, Galaksi Kümeleri ve Uydu Galaksiler

Galaksimiz Samanyolu “Yerel Grup” adını verdiğimiz bir galaksi grubun üyesi. Yerel grupta tespit edilen yaklaşık 50 kadar irili ufaklı galaksi var. Ancak yerel grubun en büyük elemanları;

Samanyolu Galaksisi
Andromeda Gökadası
Triangulum (Üçgen) Gökadası

Galaksimiz Samanyolu, “Yerel Grup” galaksi grubunun üyesidir. (Credit: Mark Garlick / Science Photo Library)

Yerel grubun bir nevi hâkimi diyebileceğimiz bu üç galaksi, sarmal yapılı galaksilerken, kümenin içerisindeki yaklaşık 50 kadar diğer gök ada ise “cüce” olarak nitelendirdiğimiz, çok daha küçük boyutlarda, eliptik ve düzensiz gökadalardan oluşuyor.

Gökyüzünde Samanyolu Galaksisi ile birlikte bizden 2.5 milyon ışık yılı uzaklıktaki Andromeda Gökadasını ve 2.73 milyon ışık yılı uzaklıktaki Üçgen Gökadasını gözlemleyebiliyoruz.

Andromeda ve Üçgen galaksileri yeterince karanlık bir yerden, gökyüzünün en uygun şartlarda olduğu durumlarda çıplak gözle ya da küçük bir teleskopla bile görülebilir. (Credit: Reddit/bonzothebeast)

Bizden sırasıyla 163.000 ve 200.000 ışık yılı mesafede yer alan Büyük ve Küçük Macellan bulutları ise Yerel grubun belirgin diğer parlak üyeleridir. Büyük ve Küçük Macellan Bulutları, yerel grubun cüce galaksilerinden sadece birkaçıdır. Güneş Sistemi’nde gezegenlerin Güneş’in etrafında dönmesi ya da Ay’ın Dünya’nın etrafında dönmesi gibi, Büyük ve Küçük Macellan Bulutları da Samanyolu’nun etrafında bir yörüngeye sahipler. Yani bu iki cüce galaksi, aynı zamanda bizim galaksimizin “uydu galaksileri”dir.

“Macellan Bulutu” galaksileri de gökyüzünde çıplak gözle gözlenebilecek kadar yakın ve parlak olsalar da, Dünya’nın ancak güney yarım küre bölgelerinden görülebilirler. (Credit: ESO/S. Brunier – ESO)

Yerel grupta keşfi onaylanmış 50 galaksi var. Yaklaşık 30 kadar galaksinin ise var olduğu düşünülse de bu galaksilerin varlığı tam olarak doğrulanabilmiş değil. Bütün bu galaksilerle beraber Yerel Grubun 10 milyon ışık yıllık çapa sahip olduğunu biliyoruz. İşte bu yerel grubu, her ne kadar akıl almaz büyüklüklerden bahsediyor olsak da, bizim evrendeki galaktik mahallemiz olarak düşünmek gerekir. Yani astronomik uzaklıklar söz konusu olduğunda, Yerel Grup’taki galaksiler aslında birbirlerine görece yakınlar. Bu mesafeler, aynı zamanda buradaki bütün galaksilerin kütle-çekimsel olarak birbirlerine bağlı oldukları anlamına geliyor. Mesela Yerel Grup’un kütle-çekim merkezi Samanyolu ile Andromeda Gökadaları arasında bulunuyor.

Galaktik Mahallemizin Ötesi

Bütün bunlar şu anlama gelir; Evren her ne kadar genişliyor olsa da, bu genişleme sırasında galaksilerin birbirlerinden uzaklaştıklarını çoğunlukla sadece galaksiler için değil, galaksi grupları hatta galaksi kümeleri için söyleyebiliriz. Daha da doğru ifadeyle, evrenin genişlemesi sebebiyle ortaya çıkan galaksilerin birbirinden uzaklaşmasını, evrenin kütle-çekimsel olarak birbirine bağlı olmayan mesafeler arasında gözlemleyebiliyoruz.

Dolayısıyla, “evren genişliyorsa, galaksiler neden birleşiyor?” diye sormak; “eğer evren genişliyorsa, Ay bize neden yaklaşıyor?” diye sormaya benzer. Çünkü aynı galaksi grubu içerisindeki galaksilerin birbirlerine yaklaşmaları yerel bir olgu. Ancak evrenin genişlemesi yaklaşık 1 milyar ışık yılı mesafeden daha az bir mesafede gözlemleyebildiğimiz bir olgu değil.

Bu durum bize, aynı grup içindeki galaksilerin uzaklaşmaları bir yana, aslında birleşmeleri gerektiğine işaret ediyor. Gerçekten de Andromeda Galaksisi’ni gözlemlediğimizde ilginç bir şeyle karşılaşıyoruz. Yazımızın başında, uzaklaşan galaksilerin ışığının kırmızı kaydığını söylemiştik. Andromeda Galaksisi’ne baktığımızdaysa tam da beklediğiniz gibi ışığın tam tersine maviye kaydığını gözlemliyoruz. Çünkü bu durumda da ışığın dalga boyu kısalarak, elektromanyetik spektrumda mavi dalga boylarına yaklaşmış oluyor.

Andromeda Galaksisi’nin WISE tarafından elde edilmiş bir fotoğrafı. (Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA)

Bu yüzden, Andromeda Galaksisinin bize saniyede yaklaşık 110 kilometre hızla yaklaştığını biliyoruz. Tabi bu hız, Andromeda’nın bize olan 2.5 milyon ışık yılı mesafesini düşündüğümüzde, endişe edeceğimiz bir hız olmaktan da çok uzak. Buna göre, Andromeda ve Samanyolu Galaksilerinin bundan yaklaşık 5 milyar yıl sonra birleşerek, tek bir galaksi hâline geleceğini biliyoruz. Bu arada zaten, 5 milyar yıl sonra Güneş’imiz binlerce kat genişleyerek bir kırmızı deve dönüşüp Dünya’yı da çoktan yutmuş olacak. Bununla birlikte az önce bahsettiğimiz Üçgen Galaksisi’nin de yerel grubun bir üyesi olduğunu ve aynı kütle-çekim merkezine bağlı olduğunu düşünürsek, her ne kadar Andromeda ve Samanyolu gibi kafa kafaya olmasa da Üçgen Galaksisi’nin de bu birleşmeye sonradan dâhil olma şansı var.

Galaksiler Çarpışır Mı, Birleşir Mi?

Samanyolu ve Andromeda arasındaki birleşmeden bahsederken, “çarpışma” ifadesini kullanmamaya çalıştığımızı fark etmiş olabilirsiniz. Çünkü Dünya’da gerçekleşen çarpışmalardan bahsederken, çarpışma dediğimiz olayın, anlık olarak gerçekleştiğini betimlemiş oluruz. Örneğin iki büyük gezegenin birbiriyle çarpıştığını söylerken, bu gezegenlerin aslında spesifik bir zamanda birbirlerine çarpacağını ifade etmiş oluruz.

Ancak, galaksiler söz konusu olduğunda böylesine anlık, hızlı ve spesifik bir zamanda gerçekleşen çarpışmadan bahsetmiyoruz. Çünkü galaksi birleşmeleri sırasında, aslında her iki gökadayı oluşturan yıldızların hemen hemen hiçbiri birbiriyle çarpışmaz. Çünkü yıldızlar arasındaki mesafeler bu tür birleşmeler sırasında bile hâlâ çok fazla.

İki spiral galaksinin 2 milyar yıllık süre içerisindeki birleşmelerini gösteren animasyon. (Credit: NCSA/NASA/B. Robertson (Caltech) and L. Hernquist (Harvard Univ.)

Bu durum, gök bilimsel olaylara kıyasla insan ömrünün algılayamayacağımız kadar kısa sürmesinden kaynaklanıyor. Yani burada kıyaslama yapmak bile oldukça zor, çünkü ortalama insan ömrü 70-80 yıl ve bizler milyon yıl algısını bile kafamızda tam olarak oturmamışken, bu galaksi birleşmelerinin milyarlarca yıl sürdüğünden bahsediyoruz.

Hatta mesela, Andromeda ve Samanyolu Galaksisi’nin 5 milyar yıl sonra birleşeceğini söylerken, aslında burada bu iki galaksinin birleşerek, tek bir galaksi hâline gelmeye başladığı zamanı tarif ediyoruz. Oysa, bu birleşme çoktan başladı bile.

Andromeda ve Samanyolu Galaksileri Birleşmeye Başladı!

“Galaksi” dediğimizde hepimizin aklına yıldızlardan ve bol miktarda gazdan oluşan disk biçiminde yapılar gelir. Ancak galaksilerin, bir de “hâle” dediğimiz kısımları vardır. Bir galaksinin boyutu 100.000 ışık yılı kadar olabilirken, galaksinin etrafını küresel biçimde çevreleyen bu hâlelerin boyutu ise bunun onlarca katı olabilir.

Galaktik hâleleri, galaksilerin merkezinden dışarı doğru dağılmış gazlar olarak düşünebilirsiniz.

Bu galaktik hâleler, sıcak ama aşırı seyrek gazlardan oluştuğundan ve çok soluk oldukları için çıplak gözle görmemiz mümkün değil. Ancak bu hâlelerin varlığını ve galaksilerin etrafında nasıl dağılım gösterdiklerini kuasarları kullanarak tespit edebiliyoruz. Kuasarlar, aktif galaksilerin merkezlerinde bulunan ekstragalaktik objeler. Kuasarların parlaklıkları, 10.000 galaksinin parlaklığı kadar yüksek parlaklıkta olduğu için, bizden çok uzaktaki kuasarları bile gözlemlemek mümkün.

İşte uzak bir kuasardan gelen ışık, bir galaksinin hâlesinden geçerken, hâledeki gazlar, belirli frekansları soğurarak bize galaktik hâle hakkında bilgiler sunar. Yani galaktik hâleler, kuasarların ışık tayflarında soğurma çizgileri biçiminde bir nevi kendi imzalarını, yani parmak izlerini bırakırlar.

Bu illustrasyon, astronomların Andromeda’nın gaz hâlesini ortaya çıkarmak için kullandıkları 43 kuasarın konumunu gösteriyor. (Credit: NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI)

2020 yılında astronomlar, Andromeda Galaksisi’ninin ötesinde konumlanmış 43 ayrı kuasardan gelen ışığı analiz ederek, Andromeda’nın etrafındaki galaktik hâleyi ortaya çıkarmışlardı. Buna göre Andromeda Galaksisi’nin etrafındaki galaktik hâlelerden en dıştaki katmanın 2 milyon ışık yılı gibi muazzam bir mesafeye eriştiği tespit edilmişti. Şimdi, Andromeda Galaksisi’nin bize 2.5 milyon ışık yılı uzaklıkta olduğunu da tekrar hatırlayalım.

Benzer biçimde bizim galaksimiz Samanyolu’nun da 1 milyon ışık yılı mesafeye kadar ulaşan bir galaktik hâlesi var. Bu durumda ortaya şöyle bir sonuç çıkıyor; bu iki galaksi, yani galaksimiz Samanyolu ve Andromeda Galaksileri zaten birleşmeye başladılar!

Andromeda Galaksisi’nin galaktik hâlesini çıplak gözle görebiliyor olsaydık, gökyüzü böyle görünürdü. (Credit: NASA, ESA, J. DePasquale and E. Wheatley (STScI), and Z. Levay)

Tabii buraya kadar galaksilerin çarpışmadıklarını, birleştiklerini söylemiş olsak da galaksi birleşmeleri sırasında, kelimenin tam manasıyla çarpışan cisimler de olur. Galaksilerin büyük bir kısmını oluşturan gaz ve tozlar, birleşmeler sırasında birbirleriyle çarpışıp sıkışır. Bu sıkışmalarsa muazzam büyüklükte yıldız oluşum bölgelerinin oluşmasını mümkün kılar ve bu sayede birleşme sırasında milyarlarca yeni yıldız da oluşur.

Galaksi Birleşmelerini Gözlemleyebiliyor Muyuz?

Kendi galaksimizin Andromeda’yla birleştiğini ve yeni bir galaksi hâline geldiğini göremeyeceğiz. Ancak astronominin en güzel tarafı, gökyüzünde baktığımız her yerde, kendi kaderimizin bir fotoğrafının hâli hazırda bulunuyor olmasıdır. Yani galaksilerin evrende gruplar ve kümeler hâlinde bulunduğunu ve bu yüzden, evrenin genişlemesine rağmen birleştiğini iddia ediyorsak, bunu gökyüzünde başka galaksiler arasında görebilmeliyiz, öyle değil mi?

Gerçekten de evrende galaksi birleşmeleri, çok yaygın biçimde, direkt olarak gözlemleyebildiğimiz bir olgu. Üstelik bu birleşen galaksileri gözlemlemek için Hubble veya James Webb gibi çok büyük uzay teleskoplarına gerek yok, amatör teleskoplarla bile, birleşen galaksileri görmek mümkün.

Uygar Mitat tarafından çekilen Girdap Gökadası fotoğrafı.

Mesela yukarıda Türk astrofotoğrafçı Uygar Mitat tarafından çekilmiş, bizden 23 milyon ışık yılı uzaklıktaki Girdap (Whirlpool) Galaksisi’ni görüyorsunuz. Messier 51 olarak da bilinen bu galaksinin hemen yanında bir cüce galaksiyle birleşme aşamasında olduğunu rahatlıkla gözlemleyebiliyoruz. Uygar Mitat’ın çektiği bu fotoğrafta, galaksinin kollarında kırmızı bölgeler dikkatinizi çekmiş olmalı. İşte bu bölgeler de galaksinin oluşturduğu yıldız oluşum bölgeleri.

Birleşen galaksiler için gösterebileceğimiz bir diğer muazzam örnek: Anten Galaksileri.

Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekilen Anten Galaksileri… (ESA/Hubble)

Fotoğrafta iki ayrı galaksiyi, galaksi çekirdekleriyle birlikte gözlemleyebiliyoruz. İşte bu iki galaksi de yaklaşık 1 milyar yıl önce aslında tıpkı Andromeda ve Samanyolu Gökadaları gibi birbirinden ayrı iki galaksiydi. Ancak 900 milyon yıl boyunca birbirlerine yaklaştılar ve 600 milyon yıllık süre boyunca birbirlerinin içinden geçerek bu yapıyı oluşturdular. Zaten fotoğrafa ilk bakışta bile bu birleşmenin izlerini görmek mümkün. Ve elbette birleşme hâlâ devam ediyor, tahminen 400 milyon yıl sonra bu galaksilerin çekirdekleri de birleşecek ve tek bir galaksi hâline gelecekler.

Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekilen .. (ESA/Hubble)

230 milyon ışık yılı uzakta, ilk defa 1784 yılında William Herschel tarafından keşfedilen NGC 6052 galaksileri de birleşen galaksiler için bir diğer örnek. Bu galaksileri ilk keşfettiğinde William Herschel, galaksinin tuhaf şekli nedeniyle objeyi düzensiz bir galaksi olarak sınıflandırmıştı. Ancak bugün, Hubble’ın çektiği bu fotoğraf sayesinde bu galaksilerin aslında birleşen galaksiler olduğu açıkça görülebiliyor.

Birleşen veya etkileşim hâlinde olan galaksi örneklerini artırabiliriz.

Hem simülasyonlar, hem de gerçek galaksi birleşmelerinin fotoğrafları kullanılarak hazırlanmış bir çalışma.

Galaksiler arasındaki birleşme veya etkileşimler her zaman sadece 2 galaksi arasında olmak zorunda da değil.

Stephan Beşlisi (NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team)

Örneğin bu zamana dek üzerinde en çok çalışılan galaksi gruplarından biri olan Stephan Beşlisi’nde, bir galaksi grubunun etkileşimlerini gözlemleyebiliyoruz. Burada fotoğrafın sol tarafında gördüğümüz NGC 7320, aslında Dünya’ya diğer galaksilerden 7 kat daha yakın bir galaksi. Yani bizim bakış açımızdan grubun bir üyesi gibi görünse de aslında ayrı bir galaksi. Ancak bunun dışında gruptaki diğer galaksilerin tümü, etkileşim ve birleşme hâlindeler. Örneğin fotoğrafın ortasındaki galaksiye ilk bakışımızda tek bir galaksi gibi görünse de, galaksinin merkezinde 2 çekirdeğin olduğunu, yani bunların birleşen galaksiler olduğunu kolayca söyleyebiliyoruz. Bu galaksileri çevreleyen pembe, kırmızı bölgelerse galaksilerin birleşmeleri sırasında gazların sıkışması ve çarpışması sonucu oluşan yeni yıldız oluşum bölgelerinin ta kendisi.

İşte evrenin her köşesinde görebildiğimiz bu galaksi grupları ya da galaksi birleşmeleri sayesinde, kendi galaksimizin içinde bulunduğu yerel grubun gelecekte nasıl ve hangi aşamalardan geçerek birleşeceğini, net biçimde gözlemleyip, anlayabiliyoruz. Gökyüzünün kendisi gerçekten de bir zaman makinesi gibi her bir köşesine baktığımızda zamanın farklı anlarına şahit olabiliyoruz.

Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar ve Referanslar: