Olbers Paradoksu ve Uzayın Rengi: Evren Neden Siyahtır?

Ortalama bir tahminle, sadece Gözlenebilir Evren içerisinde 225 milyar büyük galaksi, 7 trilyon cüce galaksi ve 30 milyar kere trilyon adet yıldız olduğu düşünülüyor. Sadece bizim yıldızımız bile gezegenimizi gün boyu göz kamaştıracak düzeyde parlak yapabilirken; nasıl oluyor da Evren bu kadar karanlık? Daha önemlisi ise şu: Evren, neden bize simsiyah gözüküyor? Evren'in bir rengi var mı?

Bu sorular, gerçekten ilginç sorular; çünkü Evren'in ve ışığın/renklerin doğasına dair bize harika bilgiler sunuyor. Bu soruları, 2 ayrı şekilde cevaplandırmakta fayda var: İlki, Olbers Paradoksu adı verilen bir kozmolojik paradoks perspektifinden... İkincisi ise, ışığı beynimizin nasıl algıladığı açısından...

Uzay, ışık kaynakları ile doludur; ancak uzayın kendisi ışıkla dolu değildir. Bu fotoğrafta, Hubble Uzay Teleskobu ile çekilmiş yüzlerce galaksiyi görmektesiniz. O galaksilerin her birinin içinde yüz milyarlarca yıldız bulunuyor!

Olbers Paradoksu: Evren Neden Kapkaranlık?

Johannes Kepler'den Edmond Halley'e kadar birçok astronomun ve kozmologun kafasını karıştıran sorulardan birisi, Evren'in neden ışıkla dolu değil de kapkara bir yer olduğu sorusu olmuştur. Çünkü Evren eğer ki sonsuz büyüklükteyse, içerisinde sonsuz sayıda yıldız olmalıdır. Bu durumda, nereye bakarsak bakalım, mutlaka bir yıldız görmeyi beklerdik ve bu yıldızlardan saçılan ışıklar nihayetinde bize ulaşırdı. Dolayısıyla Evren, baştan sona ışıkla dolu olurdu! O zaman neden Evren kapkaranlık?

Bu paradoks ilk olarak 1823 yılında Alman astronom Heinrich Wilhem Olbers tarafından ifade edilmiştir; bu nedenle de Olbers Paradoksu olarak adlandırılır.

Olbers Paradoksu, günümüzde artık bir paradoks olmaktan çıkmıştır - ki yazımızın başındaki cümle, bunun nedeniyle ilgili bir ipucu veriyor olabilir. Ancak Evren'in neden ışıl ışıl olmadığını anlamak için, Evren'in ışıkla dolu olması gerektiğini düşündüren 3 olasılıktan söz etmemiz gerekir: sonsuz evren, statik evren, zamansız evren. Tıpkı öylece duran, içinde aynalarla dolu bir odanın içinde ışık yakmak gibi... Eğer Evren bu üç özelliğe birden sahipse, ışıkla dolu olmalıdır. Ancak ışıkla dolu değilse, bu üç özellikten en az birine sahip olmamalıdır.

Büyük Patlama Diyagramı

İşte Olbers Paradoksunu paradoks olmaktan çıkaran kişi, 1920'li yıllarda Edwin Hubble olmuştur. Hubble, galaksilerin birbirinden uzaklaştığını fark etmiş ve Evren'in statik veya zamansız olmadığını, tam tersine zaman içinde durmaksızın genişlediğini keşfetmiştir. Bunun üzerine Büyük Patlama Teorisi inşa edilmiş ve çok sayıda yeni kanıt ile bu teori desteklenerek günümüzdeki en güçlü evren modeli haline gelmiştir. Bu teoriye göre Evren sonsuz yaşta değil, "sadece" 13.82 milyar yaşındadır. Ayrıca Evren, sonsuz da değildir.

Bunun paradoksu çözebilmesinin nedeni şudur: Evren ışıkla dolu değildir, çünkü Evren'deki yıldızların hepsi ezelden beri var değildir. Bazılarının ışığının bize ulaşabilmesi için yeterince zaman geçmemiştir ve dolayısıyla yıldızların tüm Evren'i ışıkla doldurabilmesi mümkün değildir. Dünya'ya ulaşan en eski ışık, en fazla 13.82 milyar yıl boyunca yol almış olan ışıktır. Bundan daha fazlasının bize ulaşması teorik olarak mümkün değildir. Bu da, Evren'deki devasa mesafelerle kıyaslandığında, Evren'in simsiyah olmasının ardındaki nedeni açıklamaktadır.

En azından şu anda... Çünkü Büyük Patlama'nın erken evrelerinde aslında tüm Evren aşırı sıcak ve yoğundu. Ve tam da beklendiği gibi, ışıkla doluydu! Nereye bakarsanız bakın, her yerde ışık vardı. Ancak Evren genişleyip soğudukça, ışık kaynaklarından çıkan ışığın kat etmesi gereken mesafe artmaya başladı. Yani uzay-zaman dokusunun kendisi genişliyordu ve bu genişleme, ışığı da adeta sündürüyordu. Bu sünmeye bugün kızıla kayma adını veriyoruz. Günümüzde Büyük Patlama'dan kalma ışık o kadar fazla sünmüştür ki, artık kızılötesinin de altındaki dalga boylarına ulaşmıştır ve bu nedenle görülebilir dalga boyunda değildir.

Yine de bir soru açıkta kalıyor: Neden uzay-zaman dokusunun kendisi siyah? Yani neden yeşil veya pembe ya da mor değil de siyah?

Işığın Fiziği ve Nörobiyolojisi: Renkleri Nasıl Algılıyoruz?

Bildiğiniz gibi renk, gözümüze gelen ışığın dalga boyları ile belirlenmektedir. Işığın içindeki dalga boylarının karışımı (veya tekil olarak hangi dalga boyunun geldiği), hangi rengi gördüğümüzü belirliyor. Bu dalga boylarını da etkileyen 3 ana unsur vardır:

ışığın kaynağının özellikleri,

ışığın yansıdığı yüzeyin pigmentasyonu,

ışığın geçtiği ortamın kırılma indisi

Bunları tek tek inceleyelim:

İlk olarak, eğer ışık gözümüze direkt olarak bir ışık kaynağından geliyorsa, o ışık kaynağının nitelikleri (örneğin yapısı gereği hangi dalga boyunda/boylarında ışık saçtığı), gördüğümüz rengi belirlemektedir. Eğer ışık kaynağı sadece mavi dalga boyunda ışık saçıyorsa ve ışık doğrudan gözümüze ulaşabiliyorsa, biz de onu mavi olarak görürüz. Eğer gözle görülemeyen bir dalga boyunda ışık saçıyorsa, o zaman siyah olarak deneyimleriz. Evren'de Büyük Patlama'dan bu yana saçılan ışık, aşırı düzeyde kızıla kaydığı için artık gözle görülebilir dalga boyu aralığında değildir ve bu nedenle uzay-zaman dokusunu (ya da "uzayı") siyah olarak algılarız.

İkinci olarak, eğer ışık gözümüze bir yüzeyden yansıyarak gelirse, yüzeyin hangi dalga boylarını emip, hangilerini geri saçtığıyla belirleniyor. Bunu genellikle belirleyen unsura pigment adını veriyoruz (ancak pigment olmadan da ışığın rengini belirleyebilen yüzeyler mevcuttur). Uzay-zaman dokusunun bir pigmenti yoktur; zaten ışık, uzay-zaman dokusu içerisinde ilerler. Bu nedenle pigmentasyondan kaynaklı bir renklenme görmeyi beklemeyiz. Bu da, siyah olmasının ikincil nedenlerinden birisidir. Ancak uzayda bulunup da üzerinden ışık yansıyabilen yüzeyler (örneğin gezegenler), spesifik renklere sahip gibi gözükebilirler: Mars'ın kızıl gözükmesinin nedeni budur!

Pigmentler, ışığın spesifik dalga boylarını yansıtarak belirli renklere sahip olabilen maddelerdir.

Son olarak, eğer ışık gözümüze bir ara ortamdan geçerek (kırılarak ve/veya yansıyarak) gelirse, o ortamın hangi dalga boyunu ne kadar kırdığı rengi belirliyor (bununla ilgili olarak Snell Yasası'nı öğrenebilirsiniz). Örneğin tüm dalga boylarında ışık saçan Güneş, bu nedenle gerçekte beyaz renktedir. Ancak Dünya atmosferinin altında onu sarı, turuncu, kırmızı olarak görüyoruz, çünkü atmosferin kırılma indisi, bu renklere karşılık gelen dalga boylarının geçmesine izin veriyor, diğerlerinin saçılmasına neden oluyor. Uzayın kendisinde bir "ortam" bulunmadığı için, daha doğrusu uzayın kendisi zaten Evren'deki ışığın yayıldığı ana ortam olduğu için, herhangi bir kırılma indisi de bulunmuyor (yani bunun renklere etkisi olamıyor). 

Tüm bu bilgilerden sonra, uzayın siyah olma nedeni çok daha anlaşılır olacaktır: Uzay siyahtır, çünkü uzayın kendisi bir ışık kaynağı değildir, dolayısıyla uzayın kendisinden gözümüze herhangi bir ışık gelmiyor ve bu durumu beynimiz de bu bilgiyi "siyah" olarak algılıyor.

Son olarak, konuyu bu bilgiler ışığında yeniden Olbers Paradoksu'na bağlayacak olursak: Uzayın bir rengi olacak olsaydı bile bu, uzayın kendisinden değil, uzaydaki diğer ışık kaynaklarından (örneğin yıldızlardan) kaynaklanıyor olurdu.

 
İLGİLİ HABERLER

Gökyüzünde görsel şölen yaşanacak

Bu sene üçüncü kez yaşanacak olan ay tutulması çıplak gözle izlenebilecek ancak ülkemizden görülemeyecek. Parçalı ay tutulması 30 Kasım tarihinde gerçekleşecek.

Karantinada olanlara ruh sağlığı için tavsiyeler

Karantinada olanlar için tavsiyelerde bulunan Uzman Klinik Psikolog Kübra Bozkurt, “Öncelikle, şikayetlerin şiddetine göre odanızda yapabileceğiniz aktiviteleri planlayın. Uyku saatleriniz, yemek saatleriniz planlı olsun. Nasıl ki sıradan bir gününüzde bunların belli bir saati varsa, karantina günlerinde de uyku ve yemek aynı saatlerde olsun”.

18 gün önce doğum yapan Sinem Kobal şaşırttı

Kenan İmirzalıoğlu'nun eşi Sinem Kobal, 21 Ekim'de kızları Lalin'i normal doğumla dünyaya getirmişti. Kobal, dün Instagram'da paylaştığı pozlarıyla şaşırttı. Doğumun üstünden sadece 18 gün geçmesine rağmen incecikti.