Sarmal Galaksiler Nasıl Döner?

Görünüşlerine (morfolojik yapılarına) göre galaksileri temelde üç tipe ayırıyoruz. Bunlar; sarmallar, eliptikler ve düzensizlerdir. Sarmallar, adından da anlaşılacağı üzere, disk bir yapıya sahiptir ve üzerinde sarmal kollar yer alır. Bu kolların sayısı değişebileceği gibi kollar arasındaki mesafeler de galaksiden galaksiye farklılık gösterebilir. Galaksimiz Samanyolu ve ona yaklaşmakta olan Andromeda Galaksisi, sarmal galaksidir.

Bir sarmal galaksi olan NGC 6814. Sarmal kollar belirgin bir şekilde görülebiliyor.
Bir sarmal galaksi olan NGC 6814. Sarmal kollar belirgin bir şekilde görülebiliyor. [2]
Sarmal galaksiler kendilerine özgü bir dönüş hareketine sahiptir. Bu hareketi biraz anladığınızda, sarmal kolların orada bulunuyor olması ilk bakışta problemli görünür. Öncelikle olası dönüş hareketlerini inceleyelim. İlk akla gelen, katı bir cisim gibi dönüş dediğimiz dönüştür. Böyle bir dönüşte galaksi bir bütün olarak döndüğünden, görüntüsü hiç değişmez. Sadece belirli bir açıyla çevirmiş gibi olursunuz. Aşağıdaki animasyonda katı cisim gibi dönme yapan bir galaksi modeli görünmektedir (galaksiler gerçekte böyle bir dönüşe sahip değildir).

Gerçekte olan dönme ise, diferansiyel dönme dediğimiz dönmedir. Böyle bir dönmede galaksinin merkez bölgeleri, dış bölgelerine göre daha hızlı döner. Eğer üzerinde biraz düşünecek olursanız, böyle bir dönüş hareketiyle sarmal kolların olmaması gerektiği sonucuna varmanız gerekir. Çünkü iç bölgeler, dış bölgelere tur bindirir ve sarmal kollar zamanla birbirine dolanır. Bu duruma dolaşma problemi denir. Aşağıdaki animasyonda diferansiyel dönme yapan bir galaksi modeli görünmektedir (galaksiler gerçekte böyle döner, fakat kollar bu şekilde birbirine dolaşmaz).

Aslında dönüş ilk modeldeki gibi olsaydı, yani katı bir cisim gibi dönseydi, sarmal kolları görmemiz gayet akla yatkın olacaktı. Fakat galaksilerin dönüşlerini incelediğimizde, diferansiyel bir dönme yaptıklarını görüyoruz. Buna rağmen sarmal kollara sahip olduklarına göre, sarmal kolların orada kalmasını sağlayan bir mekanizma olmalıdır. Bu durumu açıklayan teorilerden biri, yoğunluk-dalga teorisidir.

Yoğunluk-dalga teorisi, trafikteki bir sıkışmayla açıklanabilir. Aracınızla yolda ilerlediğinizi fakat yolda bir çalışma olduğunu ve tek şeride düştüğünü düşünün. Bu durumda diğer şerittekiler, tek şeride geçeceğinden bir tür sıkışma meydana gelir ve trafik ilerlemez. Trafik birden yoğunlaşır ve bu bir hat boyunca yayılır. Yoğunluk-dalga teorisinde de gerçekleşen durum buna benzerdir. Bir tür tedirginlik sonucunda, yoğunlukta bir artış meydana gelir ve bu dalga galaksi boyunca yayılır. Söz konusu durum yoğunlaşma olduğundan, sarmal kollar boyunca yeni yıldız oluşum bölgeleri de doğmuş olur. Böylelikle genç yıldızların yaydığı parlak ışık, sarmal kolun aydınlanarak ön plana çıkmasına neden olur.

Burada dikkat etmeniz gereken, buradaki sarmal yapının bir materyal gibi düşünülmemesi gerektiğidir. Bu sadece bir yoğunluk dalgalanmasıdır ve galaksi içerisinde dönmekte olan yıldızlar, gezegenler ve diğer cisimler bu yoğunluk dalgasının, yani sarmal kolun içerisinden geçip gidebilirler. Aşağıdaki animasyonda böyle bir galaksinin dönüşü gösterilmektedir.

Bu teori ile ilgili zayıflık, böylesi bir yoğunluk dalgasının kökeninin çok iyi açıklanamaması ve yoğunluk dalgasının ömrünün birkaç yüz milyon yıl mertebesinde olmasıdır. Yani dalganın oluşuma sebep olacak tedirginlik, bir şekilde sürekliliğini sağlamalıdır. Çünkü her dalga gibi bu dalgalar da en nihayetinde galaksiyi terk ederler.

Ögetay Kayalı

Referanslar
1. Lin, C. C., & Shu, F. H. (1964). On the Spiral Structure of Disk Galaxies. Astrophysical Journal, 140, 646. https://doi.org/10.1086/147955
2. <https://www.nasa.gov/image-feature/goddard/2016/hubble-spies-spiral-galaxy/>

Ögetay Kayalı

Astronom. Çalışma alanı teorik kozmoloji, özellikle Einstein'ın görelilik kuramının modifiye edilmesi üzerine çalışıyor. Bunların yanında ender bulduğu zaman aralıklarında kafasına esince programlama, 3B modelleme, tasarım, fotoğrafçılık, resim ve satranç ile de ilgileniyor.

Ögetay Kayalı 118 makale yazdıÖgetay Kayalı tarafından yazılan tüm makaleleri gör