Evrendeki En Soğuk Yer

Uzay ne kadar sıcaktır? Aslında uzayın ne kadar sıcak olduğu sorusu pek de mantıklı bir soru sayılmaz. Çünkü uzay (space) boşluk anlamına gelir ve hiçbir nesnenin bulunmadığı vakum ortamında ısıdan bahsedilemez. Evrenin herhangi bir noktasında sıcaklıktan bahsedebilmemiz için, o bölgede mutlaka bir nesnenin bulunması gerekir. Hatırlayalım, ısı üç şekilde aktarılabilir;

  1. İletim: Metal bir cismin bir bölgesini ısıttığımızda diğer bölgenin de ısınması, ısının iletim yoluyla aktarılmasına bir örnektir.
  2. Taşınım: Taşınım yoluyla ısı aktarımına; bir odadaki sıcak havanın hareket yoluyla odanın diğer tarafına taşınması örneği verilebilir.
  3. Işınım: Işık parçacıkları olan fotonların enerjisini soğurarak ısınan bir nesne için, ışınım yoluyla ısı aktarımı örneği verilebilir. Aynı zamanda ışınım yoluyla ısı aktarımı, uzayda(boşlukta) bahsedebileceğimiz tek ısı aktarımı türüdür.

Prensip oldukça basittir: Eğer bir nesne, dışarı yaydığından daha fazla foton soğurursa ısınır. Tam tersi şekilde, nesne dışarıya yaydığından daha az foton soğurursa soğur. Ancak bunun elbette bir sınırı var. Eğer bir nesnenin sıcaklığı mutlak sıfır (-273.15 santigrat derece) ise bu nesneden daha fazla enerji soğurmanız mümkün değildir.

heat

Yukarıda anlatılan sebeplerden ötürü uzayda madde içermeyen bir bölgenin sıcaklığının -273.15 santigrat derece  yani 0 Kelvin olduğunu söyleyebiliriz. Elbette maddeyi de göz önüne alırsak, evrende sıcaklık farklı bölgelere göre çok büyük değişiklikler gösterebilir. Örneğin evrendeki en soğuk yıldızsı yaklaşık 100 santigrat derece sıcaklığındaki CFBDSIR 1458+10B adındaki kahverengi cüceyken, bilinen en sıcak yıldızsı ise, yaklaşık 200,000 santigrat derece sıcaklığındaki HD62166 beyaz cücesidir. Evrende bilinen en soğuk ve en sıcak yıldızsı arasında 2,000 katlık bir sıcaklık farkından bahsediyoruz.

Peki, mutlak sıfır sıcaklığı veya laboratuvarda yaratabilen Bose-Einstein Yoğunlaşması ile elde edilen sıcaklığı sorumuza dâhil etmezsek; evrenin en soğuk yeri neresidir?

Evrende bilinen en soğuk yer, bizden yaklaşık 5,000 ışık yılı uzaklıkta, Erboğa Takımyıldızı bölgesinde konumlanmış Bumerang Bulutsusu’nda bulunuyor. Fiyonk Bulutsusu adıyla da bilinen bu yapı, bir ön gezegenimsi bulutsu örneği. Ön gezegenimsi bulutsular, ilkel gezegenimsi bulutsu olarak da bilinirler ve bir yıldızın ölümü ile gezegenimsi bulutsu olma arasındaki evreyi temsil ederler. Bumerang Bulutsusu için bu evre, evrensel zaman diliminde göz açıp kapamak kadar kısa sayılabilecek bir zaman olan 1,000 yıl kadar sürecek. Yani aslında bulutsunun bu evresine tanık olabildiğimiz için kendimizi şanslı sayabiliriz.

Yaklaşık 1 ışık yılı genişliğindeki bulutsu, ilk olarak Keith Taylor ve Mike Scarrott tarafından “Bumerang Bulutsusu” olarak adlandırılmış. 1995’te Şili’deki ALMA teleskobuyla yapılan gözlemlerle astronomlar, bulutsunun sıcaklığını ölçmeyi başarmış. PGC 3074547 olarak kataloglanan Bumerang Bulutsusu, şu an 1 Kelvin, yani -272.15 santigrat derecelik sıcaklığıyla evrende bilinen en soğuk yer olma unvanını taşıyor. Bu sıcaklık mutlak sıfır sıcaklığından yalnızca 1 Kelvin ya da 1 santigrat derece daha fazla! 1998'de Hubble Uzay Teleskobu ise bulutsuyu ilk kez ayrıntılı bir şekilde fotoğraflamayı başarmış. Bu gelişmelerle birlikte bulutsu üzerine bilgilerimiz ve merak ettiklerimiz de doğal olarak artmış.

Hubble Uzay Teleskobu tarafından güneş gözlüklerindeki polarize filtreye benzer bir filtre ile çekilmiş Bumerang Bulutsusu fotoğrafı
Hubble Uzay Teleskobu tarafından güneş gözlüklerindeki polarize filtreye benzer bir filtre ile çekilmiş Bumerang Bulutsusu fotoğrafı.

Bumerang Bulutsusu’nun sahip olduğu gaz ve toz, dış uzaya doğru saatte yaklaşık 600,000 kilometrelik muhteşem bir hızla ilerlemeye devam ediyor. Bulutsunun çok düşük sıcaklığının da bu hızlı genişlemeden kaynaklandığı düşünülüyor. Çünkü gazlar genişledikçe soğur. Ayrıca gazın hızlı bir şekilde genişletilmesi demek, daha fazla soğuması anlamına gelir. Bumerang Bulutsusu da hem hızlı genişleme anlamında, hem de sahip olduğu çok fazla gaz ve toz ile kozmik mikrodalga arkaplan ışımasından gelebilecek ısıyı engelleme anlamında, soğuk bir ortam için oldukça iyi şartlar sağlıyor. Bulutsunun yaklaşık 1,000 yıl boyunca devam edecek bu hızlı genişlemesi sırasında, merkezdeki yıldız da kütlesinin çok büyük bir bölümünü hızlı bir şekilde kaybetmeye devam ediyor. Bu kayıp, yıldızın benzer yıldızlarının kaybettiği kütleden yaklaşık 10 kat daha hızlı kütle kaybettiği anlamına geliyor.

Bumerang Bulutsusu’nun merkezinde bulunan yıldızının etrafındaki gaz ve tozu aydınlatmasıyla, bulutsunun bir yansıma bulutsusu olarak sınıflandırıldığını bilmekte fayda var. Ayrıca bulutsu oldukça karmaşık sayılabilecek üç bölümden oluşuyor. Dış bölümde sürekli genişleyen, yuvarlak ve büyük moleküler gaz bulutu bulunurken, bulutsuya biraz daha yaklaşıldığında, merkezdeki yıldızı çevrelemiş halde daha yoğun ve yuvarlak şekilde bir toz bulutunun olduğu görülüyor. Biraz daha yakında ise, yine merkezdeki yıldızı çevrelemiş silindirik şekilde bir gaz ve toz yığının olduğu biliniyor. Bu silindirik yapının ise merkezdeki yıldızın kutuplarından yayılmış güçlü hidrojen ve helyum jetleri sebebiyle oluştuğu düşünülüyor. Ayrıca bu iç bölgelerde bulunan gaz ve tozların, saniyede 35 km gibi daha yavaş bir hızla yayıldığı gözlenmiş. Yani iç bölgelerde bulunan gazların sıcaklığı, dış bölgelerde yayılmakta olan çok soğuk gazlara oranla daha fazla.

Bumerang Bulutsusu'nun sıcaklık haritası. Kırmızı renk en sıcak bölgeleri, mavi ise en soğuk bölgeleri temsil ediyor.
Bumerang Bulutsusu'nun sıcaklık haritası. Kırmızı renk en sıcak bölgeleri, mavi ise en soğuk bölgeleri temsil ediyor.

Oldukça büyüleyici bir görüntüsü olan Bumerang Bulutsusu'nun şu an için evrendeki en soğuk bölge olduğunu biliyor olmamıza rağmen, aynı zamanda onun hakkında pek çok bilgiden de mahrumuz. Örneğin Bumerang Bulutsusu'nun içerdiği gaz ve tozu nasıl saatte 600,000 kilometre gibi aşırı büyük bir hızla dışa doğru fırlattığını halen bilmiyoruz. Bu soğuk, güzel ve bir o kadar da gizemli bulutsu hakkında astronomlar araştırmalara ve gözlemlere devam ediyorlar. Çünkü Bumerang Bulutsusu hakkında cevaplanması beklenen sorularla gelecekte astronomlar, gezegenimsi bulutsuların ve hatta galaksilerin evrimi hakkında önemli ipuçlarına ulaşabilirler.

Not: Ana görselde Bumerang Bulutsusu'nun Hubble Uzay Teleskobu tarafından sarı-yeşil filtre kullanılarak alınmış bir fotoğrafını görüyoruz. 

Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar
1. http://www.spacetelescope.org/images/heic0301a/
2. http://phys.org/news/2013-10-alma-reveals-ghostly-coldest-universe.html
3. https://web.archive.org/web/20060901031441/http://www.smh.com.au/articles/2003/02/20/1045638427695.html
4. http://www.bbc.com/earth/story/20140916-the-coldest-place-in-the-universe

Kemal Cihat Toprakçı

Akdeniz Üniversitesi İngiliz Dili ve Edebiyatı lisans öğrencisidir. Karaman doğumlu olup, bilime ve özellikle astronomiye küçük yaşlardan beri ilgi duyan yazar bugüne kadar Türkiye'nin pek çok bilim - astronomi platformunda yönetici, yazar veya editör olarak görev almış, bu platformlarda popüler bilim yazıları yayınlamıştır.

Kemal Cihat Toprakçı 12 makale yazdıKemal Cihat Toprakçı tarafından yazılan tüm makaleleri gör