Gökada (Galaksi)

Gökada (Galaksi)
Vikipedi, özgür ansiklopedi

Olağan Dışı Dinamik ve Etkinlikler

1. Etkileşim

Antenler adlı iki gökada kaynaşmayla sonuçlanacak bir çarpışma halindedir. İki gökadanın çekirdekleri büyük bir gökada oluşturmak üzere yol almaktadır.

Bir gökada kümesinde bulunan gökadalar arasındaki etkileşimler nisbeten sıklık göstermekte olup, evrimlerinde önemli bir rol oynarlar. Etkileşime geçmiş iki gökada çarpışmasa da “gelgit etkileşimleri”nden dolayı hem birtakım eğrilip bükülme deformasyonlarına uğrar, hem de aralarında bir miktar gaz ve toz alışverişi olur. İki gökada arasında çarpışma, birbirlerinin tam üzerine geldikleri ve birleşmelerine imkan tanımayacak ölçüde bir devim niceliğine sahip oldukları zaman meydana gelir. Bu denli etkileşime girmiş gökadalardaki yıldızlar, birbirleriyle çarpışmadan, birbirlerinin arasından geçerler. Bununla birlikte gaz ve tozları etkileşime geçerler. Bu da, yıldızlararası ortamın bozulup ve parçalanıp sıkışmış hale gelmesiyle "yıldız doğumları"nın patlak vermesine neden olur. Gökadaların çarpışması birinde ya da her ikisinde ciddi anlamda, çubuk, halka veya kuyruk benzeri eğilip bükülme bozulmalarına yol açar.
İki gökadanın devim nicelikleri yeterince düşük olduğu takdirde, yani birbirlerinin içinden geçmelerini sağlayacak derecede güçlü olmadığı takdirde, etkileşim birleşmeyle sonuçlanır. Bu durumda iki gökada daha büyük bir gökadayı yaratacak şekilde kaynaşırlar. Bu kaynaşma etkinlikleri yeni gökadada her iki gökadanın orijinal biçimlerine kıyasla farklı bir biçimsel yapıyı meydana getirici değişiklikler yaratabilir. İki gökadadan birinin daha büyük kütleye sahip olması halinde, biri diğeri tarafından, deyim yerindeyse, “yutulmuş” olur. Buna "galaktik kanibalizm" adı verilir. Bu tür denk olmayan kaynaşmalarda küçük gökada yırtılır veya tamamen parçalanırken büyük gökada pek fazla bozulmaya uğramaz. İşte gökadamız Samanyolu halihazırda Sagittarius (Yay Takımyıldızı) cüce eliptik gökadasını ve Canis Major (Büyük Köpek Takımyıldızı) cüce gökadasını yutmak üzere "galaktik kanibalizm" sürecinde bulunmaktadır.

2. Aşırı Yıldız Üreten Gökadalar

Starburst gökadalarına tipik bir örnek sayılan M82 (Messier 82). Normal bir gökadanın on misli oranında yıldız doğumuna sahne olmuştur.

Gökadalardaki yıldızlar dev moleküler bulutlarda oluşan soğuk gaz rezervlerinden üretilirler. Yıldız doğumları oranının istisnai derecede yüksek olduğu gökadalar “starburst gökada”lar adıyla bilinir. Bu gökadalar aşırı miktarda yıldız üretmeye sürekli olarak devam etselerdi gaz rezervlerini tüketerek ömürlerini iyice azaltırlardı. Fakat bu etkinlikleri genellikle yalnızca on milyon yıl kadar sürer ki, bu süre bir gökadanın ömür süresine nazaran nisbeten kısa bir süredir. "Starburst gökada"lar evren tarihinin erken dönemlerinde daha yaygındılar. Günümüzde bile bu gökadaların, yıldız doğumları toplamına katkıları tahminen % 15 civarındadır.
Starburst gökadalar tozlu gaz yoğunlaşmalarıyla ve yeni doğmuş yıldızların çokluğuyla nitelenirler ki, bu yıldızlardan bazıları çevredeki bulutları iyonize ederek içerisinde yıldız oluşumlarının gerçekleştiği H II bölgeleri yaratan büyük yıldızlardır. Bu büyük yıldızlar süpernova patlamaları da üretirler ve bu patlamalarda saçtıkları maddeler çevredeki gazla çok güçlü bir etkileşime girerler. Bu patlamalar gaz bölgesinde yıldız oluşumunu sağlayan zincirleme reaksiyonları tetikler. Öyle ki bu etkinlik ancak sözkonusu bölgedeki gaz tüketildiğinde ya da dağıldığında son bulur.
Starburst tipi gökadalar, genellikle gökadaların birleşmesiyle ya da etkileşime geçmesiyle açıklanır. Starburst gökadaların bu tür bir etkileşimle oluşmasına, M82 gökadası tipik bir örnek oluşturur. M 82 kendisinden daha büyük bir gökada olan M 81 ile yüzyüze gelecek şekilde yakınlaşmış ve normal bir gökadanın on misli oranında yıldız üreten bir starburst gökada haline gelmiştir. Düzensiz gökadalar genellikle belirli aralarla starburst etkinliği sergilerler.

3. Etkin Çekirdekli Gökadalar

Eliptik bir "radyo galaksi" olan M87'den yayılan parçacık akışı

Gözlemleyebildiğimiz gökadaların bir kısmı “etkin” olarak sınıflandırılır. Gökadadan çıkan toplam enerjinin önemli bir kısmı yıldızlar, toz ve yıldızlararası ortamdan değil, bir başka kaynaktan yayılmaktadır. Etkin gökada çekirdeği için standart örnek, çekirdek bölgesindeki bir dev karadeliğin (SMBH) çevresinde oluşan bir “katılım diski”ne dayanır. Bir etkin gökada çekirdeğinin ışınımı maddenin diskten hareketle kara deliğe doğru düşmesi sırasındaki “kütleçekimsel enerji”den kaynaklanır. Bu tür kozmik cisimlerin % 10’unda, yarıçapları bakımından birbirine zıt bir enerji akışı çifti, çekirdekten ışık hızına yakın hızlarda parçacıklar fırlatır. Bu akışları üreten mekanizma, yani bu akışların işleyişi henüz anlaşılamamıştır.
X ışınları şeklinde yüksek enerji ışınımları yayan etkin gökadalar ışıklılıklarına bağlı olarak "Seyfert gökadaları" ya da kuasar’lar olarak sınıflanırlar. Kuasar’lara benzeyen bir başka etkin gökada türü de blazar’lardır. Bunların Dünya’ya doğru yönelmiş bir “rölativistik akış”ı oldukları gözlemlenmiştir. “Radyo gökada” denilen etkin gökadalar ise bu rölativistik akışlarından radyo frekansları yayılan gökadalardır. Muhtemelen, bir gökada çekirdeği türü olan ve LINER (low-ionization nuclear emission-line regions) kısa adıyla tanınan çekirdekler de etkin çekirdeklerdir. LINER tipindeki gökadaların yaydıklarında düşük ölçüde iyonize öğeler baskındır. Bize yakın gökadaların yaklaşık üçte biri LINER çekirdek türüne sahip gökadalar olarak sınıflanırlar.

Oluşma ve Evrim
Gökadaların ortaya çıkma ve evrimlerinin incelenmesi bir bakıma gökadaların nasıl meydana geldikleri ve evren tarihinde nasıl bir evrim yolu izledikleri sorularının yanıtlanması girişimleridir. Bu alandaki bazı teoriler geniş ölçüde kabul görmekle birlikte, bu alan astrofizikte halen ilerlemeler bekleyen etkin (araştırmaların sürdüğü) bir alandır.

1. Oluşma

Karanlık maddenin 520 milyon ışık yılı uzaklıktaki ve 100 milyon ışık yılı kalınlıktaki bir uzay dilimindeki dağılımı. Kümeler rastgele değil, bir yapıdaki teller ya da ipliksiler gibi dizilmişlerdir. Bu koordinat sisteminde Coma (Saç), Virgo (Başak) ve Perseus (Kahraman) kümeleri işaretlenmiştir.

Evrenin halihazırdaki erken "model"leri Big Bang kuramına dayanmaktadır. Big Bang olayının başlangıcından 300.000 yıl sonra hidrojen ve helyum atomları rekombinasyon denilen bir olayla oluşmaya başladılar. Bu dönemde hemen hemen tüm hidrojen nötrdü (iyonize olmamış), ışığı kolaylıkla soğurabilir haldeydi ve yıldızlar henüz oluşmamışlardı. Dolayısıyla bu döneme "Karanlık Çağlar" adı verilir. Yoğunluk kararsızlıklarının (ya da anizotropik düzensizliklerinin) olduğu bu ilk maddede büyük yapılar belirmeye başladılar. Baryonik madde kütleleri karanlık maddenin soğuk halelerinde (İng. halo) yoğunlaşmaya başladılar. Bu ilk yapılar sonradan, günümüzde gördüğümüz gökadalar haline geleceklerdi.
Gökadaların bu erken durumuna ilişkin kanıt 2006’da IOK-1 gökadasının keşfedilmesiyle elde edildi. Bu gökada 6.96 gibi olağan-dışı yüksek bir kırmızıya kayma içerisindeydi ki, bu da Büyük Patlama başlangıcından 750 milyon yıl sonra meydana geldiğini gösteriyor ve şimdiye dek gözlemlenenler içinde en uzak ve en eski gökada olduğunu ortaya koyuyordu. Her ne kadar bazı bilim insanları Abell 1835 IR1916 gibi başka gök cisimlerinin IOK-1’den daha yüksek bir kırmızıya kayma içerisinde olduğunu ileri sürmüşlerse de, şimdilik genel kabul, yaşı ve bileşimi bakımından IOK-1’e öncelik vermektedir. Böyle öngökadaların (protogalaksi) varlığı, bunların Karanlık Çağlar denilen dönemde oluşmuş olabilecekleri fikrini akla getirmektedir.
Bu tür erken gökada oluşumlarının ortaya çıkış süreci astronomide henüz tartışmaya açık temel meselelerden birini oluşturmaktadır. Bu konuya ilişkin teoriler iki kategoride ele alınabilir:

“Yukarıdan aşağı teorileri”ne göre, öngökadalar yaklaşık yüz milyon yıl süren büyükölçekli ve eşzamanlı bir çökmeyle oluşmuşlardır. Bu teorilere ilişkin modellerden biri kısa adıyla ELS (Eggen–Lynden-Bell–Sandage) modeli olarak bilinir.
“Aşağıdan yukarı teorileri”ne göre, önce küresel yıldız kümesi gibi küçük yapılar oluşmuş, bu küçük yapılar da birleşerek gökadaları meydana getirmişlerdir. Bu teorilere ilişkin modellerden biri kısa adıyla SZ (Searle-Zinn) modeli olarak bilinir.

Bu teoriler artık büyük karanlık madde halelerinin muhtemel varlığını da hesaba katarak yeniden düzenlenmek durumundadır. Öngökadalar oluşmaya ve büzülmeye başladıktan sonra, bunlarda ilk “hale yıldızları” (Popülasyon III yıldızları, III. kuşak yıldızlar) ortaya çıkmışlardır. Bu yıldızlar tümüyle hidrojen ve helyumdan meydana gelmiş büyük yıldızlardı. Bu iri yıldızlar yakıt rezervlerini hızla tüketip süpernovalar haline geldiler ve yıldızlararası ortama ağır elementler saldılar. Bu “ilk kuşak yıldızları” çevredeki nötr hidrojeni iyonize ederek, uzayda ışığın yolculuk etmesine olanak veren oluşumlar yarattılar.

2. Evrim

Yeni oluşmuş bir gökada olduğu düşünülen I Zwicky 18 (aşağıda, solda)

Bir gökadanın oluşmasını sağlayıcı anahtar yapılar, Big Bang'ın başlangıcına kıyasla, bir milyar yıl içinde ortaya çıkmışlardır. Bunlar küresel yıldız kümeleri, dev kara delikler ve II. kuşak (yaşlı) yıldızlarından oluşan galaktik “karın”dır. Öyle görünüyor ki, dev kara delikler, gökadaların büyümelerinin düzenlenmesinde anahtar bir rol oynamışlardır.Bu erken dönemde gökadalar büyük ölçüde yıldız doğumları yaşamışlardır.
Sonraki iki milyar yıl sırasında, biriken madde "galaktik disk" içine yerleşmiştir. Bir gökada, yaşamı boyunca, kendine “yüksek hız bulutları” ve cüce gökadalardan çektiği maddeleri katar.Bu maddeler çoğunlukla hidrojen ve helyumdur. Yıldızların doğum-ölüm çevrimi, yavaş yavaş ağır elementlerin salınmasını artırır ki, bu, sonradan gezegenlerin oluşmasına imkan sağlayacaktır.
Çarpışmalarının ve kütleçekimsel etkileşimlerinin gökadaların evrimi üzerinde hatırı sayılır bir etkisi vardır. Erken dönemde gökada birleşmeleri daha yaygındı ve gökadaların çoğu, biçimleri bakımından “tuhaf gökadalar” (İng. peculiar galaxy) sınıfındaydılar. Yıldızlar arasındaki uzaklık yeterince büyük olduğundan, çarpışan gökadalardaki yıldızlar bu çarpışmadan etkilenmezler, yani gökadaların kendileri gibi değişikliğe uğramazlar. Bununla birlikte, spiral kolları oluşturan gaz ve tozun kütleçekim etkisiyle sıyrılması, “gelgit kuyruğu” denilen bir yıldız zincirinin meydana gelmesine neden olur. Bu tür oluşumların örnekleri NGC 4676 ve Antenler Gökadası adıyla bilinen çarpışan gökadalarda görülebilir.

NGC 4676, çarpışmak üzere olan iki gökada (Fare Gökadaları). Fotoğraf Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekilmiştir.

Bu tür bir etkileşimin bir örneği de Samanyolu Gökadası ile komşusu Andromeda Gökadası’dır. Her iki gökada birbirlerine 130 km/s hızla yaklaşmaktadır ve hızlarını etkileyen yan hareketler gözardı edilirse, yaklaşık 5-6 milyar yıl sonra çarpışacaklardır. Samanyolu Gökadası daha önce hiç bu kadar büyük bir gökada ile çarpışmamış olsa da, daha önce cüce gökadalar ile çarpışmış olduğuna ilişkin kanıtlar artmaktadır.Böyle büyük ölçekli çarpışmalar nadirdir ve zaman geçtikçe böyle iki denk gökadanın birleşmesi daha nadir hale gelmektedir. Parlak gökadaların çoğu ömürlerinin son milyar yıllarında böyle kökten bir değişikliğe uğramazlar.

Sarımsı gökadalardan oluşan Abell 1689 gökada kümesi, Hubble Uzay Teleskobu

Gelecek
İlkel yıldızın çökmesiyle meydana gelen yıldızlar, evrimleri boyunca kütlelerinin büyük bir kısmını yıldızlararası ortama atarak beyaz cüce, nötron yıldızı veya bir kara delik olarak evrimlerine son verirler. Günümüzde yıldız doğumlarının çoğu serin gazın pek tükenmemiş olduğu küçük gökadalarda meydana gelmektedir. Samanyolu Gökadası gibi sarmal gökadalar, spiral kollarındaki yıldızlararası yoğun hidrojen moleküler bulutlarına sahip oldukları sürece yalnızca yeni kuşak yıldızlar üretirler.Bu gazdan artık yoksun olduklarından eliptik gökadalar ise yeni yıldızlar üretemezler. Mevcut hidrojen rezervleri yıldızlarca tüketilip ağır elementlere dönüştürüldüğünde yeni yıldız doğumları meydana gelemez. Yıldızları yaşlandıkça gökadanın parlaklığı da giderek azalır.
İçinde bulunduğumuz "yıldız oluşum çağı"nın yüz milyar yıl süreceği tahmin edilmektedir. Kızıl cüceler gibi çok daha küçük ve giderek soluklaşan yaşlı yıldızların olacağı sonraki “yıldız çağı”nın 10-100 trilyon yıl süreceği düşünülmektedir. Bu “yıldız çağı”nın sonunda gökadalar şu sıkışık cisimlerden ibaret olacaklardır: Kahverengi cüceler, beyaz cüceler (soğumuş kara cüceler), nötron yıldızları ve kara delikler. Ardından kütleçekimsel gevşemenin sonucu olarak tüm yıldızlar kara deliklere düşecekler ya da çarpışmalar sonucunda galaksilerarası uzaya fırlatılacaklardır.

MsXLabs Üye Girişi