Popüler BilimAstronomiEvren

Evrende Karmaşık Moleküllerin Varlığı

Evreni gözlerken, çoğu zaman optik yani gözümüzün gördüğü dalga boylarını inceleyebileceğimiz teleskopları kullanıyoruz. Bu teleskoplarla yalnızca evrendeki “görüntülere” değil, gök cisimlerinin iç yapılarına da bakabiliyoruz. Ayrıca, gözle göremediğimiz, ancak elektromanyetik spektrumun bir parçası olan radyo dalgalarını da radyo teleskop dediğimiz büyük çanaklara sahip gözlem araçlarıyla inceleyebiliyoruz. Özellikle bu radyo teleskoplarla yapılan gözlemlerle oldukça karmaşık, yani birçok atomun bir araya gelmesiyle oluşmuş moleküller gözlenmektedir.

Yıldızlardaki Moleküller

Bize en yakın yıldız olan Güneş’e baktığımızda, sıcak bir cisim olması nedeniyle kısa dalga boylu ışınımın çok fazla olduğunu, bu nedenle atomların genel olarak birbirinden ayrı halde bulunduğunu ve moleküllerin böylesi bir ortamda oluşmasının çok zor olduğunu görürüz.

Elbette bu tüm yıldızlar için söylenemez. Bazı yıldızların yüzey sıcaklığı oldukça düşüktür ve böyle bir ortamda basit moleküller oluşabilir. Burada söz ettiğimiz sıcaklıkların yine de bizler için çok fazla ancak yıldızlar için düşük olduğunu belirtmekte yarar var. Örneğin Güneş’in yüzey sıcaklığı yaklaşık 5800 Kelvin iken, bu bazı yıldızlarda 3000 Kelvin değerlerine kadar düşebilir.

lovejoy moleküller spektrum

Yüzey sıcaklıkları 4500 Kelvin’den daha düşük olan kırmızı yıldızların yüzey gazlarında bazı moleküller gözlenmektedir. Bunlar, alınan spektrumlarda karanlık bantlar biçiminde görülür. Bu moleküller metal oksitleridir. Bunlara örnek olarak; titanyum oksit, skandiyum oksit ve vanadyum oksit verilebilir. Orion takımyıldızında çok bilinen kırmızı dev yıldız Betelgeuse titanium oksit bantları gösterir.

Yüzey sıcaklıkları 3000 Kelvin ve altındaki yıldızlarda baryum, itriyum ve zirkonyum gibi ağır metallerin oksitleri vardır. Bunlardan başka, karbon molekülleri nedeniyle karbon yıldızları olarak adlandırılan yıldızlar vardır. Bu moleküller, iki karbon atomundan oluşan C2, karbon ve azottan oluşan CN siyano grubu ve karbon ile hidrojenden oluşmuş CH metil grubu moleküllerdir.

Bu yıldızlarda bu moleküllerin görülüyor olması oldukça ilginçtir çünkü karbon atomu, canlıları oluşturan tüm moleküllerin belkemiğidir. Kuşkusuz yaşamla ilgili moleküller bu moleküllerden çok daha karmaşıktır. Daha büyük moleküller için daha soğuk yıldızlara, yıldızlararası ortamlara ve gezegenlere bakılması gerekir.

Daha da soğuk ortamlara örnek olarak Orion takımyıldızı bölgesindeki devasa bulutsu verilebilir. Burada yıldızların oluştuğu soğuk, karanlık alanlar ve molekül bulutları bulunur. Bu tür ortamlar galaksimiz Samanyolu’nun içerisinde birçok yerinde vardır.

Evrende Moleküllerin Varlığı

Öncelikle bize yakın yerlerdeki durumu inceleyelim. Zamanının çoğunu Güneş’ten uzakta, soğuk ortamlarda geçiren kuyruklu yıldızlardaki moleküllere bir bakalım. Bu gök cisimlerinin spektrumlarındaki bazı basit moleküllerin varlığı bilinmektedir. Bunlar CO2 (karbondioksit), CO (karbonmonoksit), N2 (azot), H2O (su), NH3 amonyak ve CH4 metandır. H2 molekülünün varlığı da bilinmektedir ancak uzak moröte dalga boylarında olduğundan, atmosferde soğurulması nedeniyle ancak uydulardan gözlenebilmektedir. 1973’te Kohutek kuyruklu yıldızında radyo teleskoplarla ilk kez bu moleküllerin bazıları belirlenmiştir. Bu moleküllerin bazılarının, örneğin amonyak, metan ve sülfürik asidin diğer bazı gezegenlerde de bulunduğu bilinmektedir.

Yıldızlararası uzayda, soğuk gaz bulutlarında bazı moleküller belirlenmiştir. İlk bulunanlar CN (siyanür) ve CH (metilidin) ve onun iyonudur. Karbon bileşiği olmaları, yaşamla ilişkili moleküllerin karbona dayalı olması nedeniyle önemlidir. Bu tür moleküllerle ilgili çalışmaların yapıldığı alan organik kimya olarak bilinir.

Radyo astronomi çalışanlar, 1969’dan bu yana yıldızlararası madde üzerine yaptıkları çalışmalarda bazıları karbon bileşiği olan birçok molekül belirlemişlerdir. 1963’te ilk belirledikleri molekül, toz tanelerinin çarpışmaları sonucu, onların üzerlerindeki hidrojen ve oksijen atomlarından oluşan OH hidroksildi. Bu oluşum çok sık değildir ancak çok sayıda toz taneciği bulunduğundan, yeterli kuvvette radyo sinyali verecek kadar molekül oluşabilmektedir. Beş yıl sonra, su ve amonyak molekülü de belirlenmiştir. Fakat en büyük sürprizi 1968’de, iki ağır atomlu, C (karbon) ve O (oksijen) atomlarını içeren temel bir karbon bileşiği olan H2CO (formaldehit) yapmıştır. Formaldehit pek çok kimyasal tepkimede yer alan, özellikle protein denen, canlı maddenin oluşumunda rol oynayan organik bir maddedir.

Karmaşık Organik Moleküller

Bu bulgulardan sonra radyo astronomi çalışanlar diğer karmaşık molekülleri aramaya başlamışlardır. İlk önce beş atomlu HCOOH formik asit bulunmuştur. Bu asit yeryüzünde bazı bakteriler tarafından üretilmektedir. Farklı yollardan da üretilebildiği için, bulunmuş olması uzayda bakterilerin varlığını göstermez. En azından bu bulgu, karmaşık moleküllerin olduğunu gösteren bir kanıttır. Bir yıl sonra altı atomlu CH3CN (acetonitrile) ve sonra da yedi atomlu moleküller bulunmuştur. Bunların arasında HC5N (cyanodiacetylene), CH3CH2CN (propionitrile) ve daha ilginci odun alkolü olarak bilinen CH3OH (metanol ya da metil alkol) vardır.

formaldehit ve etil alkol Evrende Karmaşık Moleküllerin Varlığı

Körlük ve ölüme yol açabilen güçlü bir zehir olan metanolün önemi, onun tüm kimyasal madde türleri içinde bulunan temel bir molekül olmasıdır. Bu nedenle kimya endüstrisinde çok kullanılır. Metil alkolün varlığı astronomları, zararsız ve içilebilen CH3CH2OH (etil alkolün) var olup olmadığı konusunda meraklandırmıştır. Biraz daha karmaşık bir molekül olan etil alkol, radyo gözlemleriyle 1974’te belirlenmiştir. Büyük bir gaz bulutundaki miktarının, tanımlama çok bilimsel olmasa da, 1028 (10.000.000.000.000.000.000.000.000.000) şişeyi dolduracak kadar olduğu hesaplanmıştır. Bu bulgu, uzayda görülen moleküllerinden ne kadar karmaşık olabildiğini göstermektedir.

Uzayda canlı maddeye benzer bulgular elde etmek için, yıldızlararası moleküllerin nasıl oluştuklarının belirlenmesi gerekmektedir. Moleküller gaz bulutlarında bulunmaktadır ve bu ortam soğuk olmalı, sıcak ve parlak yıldızlar tarafından aydınlatılmamış olmalıdır. Çünkü böyle yıldızların yüksek enerjili, yoğun morötesi ışınımı, var olabilecek büyük organik molekülleri daha küçüklere ayrıştırır ya da atomlarına ayırır.

Kozmik ışınlar, X-ışınları ve gama ışınları çok daha yüksek enerjilere sahiptirler ve bu ışınımlar moleküllerin parçalanmasına çok daha kolay yol açarlar. Bu nedenle moleküllerin sağlam kalabilmesi için, bulundukları ortam düşük sıcaklıklı olmalıdır. Toz, moleküllerin önüne perdeleme yaparak onları ısı ve ışınımdan koruduğu için, bu moleküllerin bulunduğu yerlerin tozlu ve soğuk olması gerekir. Orion bulutsusu, içinde organik moleküller olan gaz bulutlarının bulunduğu yıldız oluşum ortamıdır. Benzer biçimde Sagittarius’da bulunan dev toz bulutu ve galaksimizin merkezine yakın olan bölgeler gibi bilinen 20’den fazla yer vardır. Bunların tümü benzer koşullardır. Evrende gözlediğimiz diğer sarmal kollara sahip galaksilerde de durumun benzer olduğunu söyleyebiliriz. Buradan, evrende her yerde organik moleküllerin bulunduğu sonucuna varabiliriz.

Bir Yerlerde Hayata İşaret Ediyor Olabilir mi?

Bu karmaşık moleküller nasıl oluşmuşlardır? Astronomlarca onaylanan yaklaşım, öncelikle toz parçalarında basit moleküllerin oluşması, daha sonra da toz parçacıkları çarpıştıkça bu küçük moleküllerden daha büyük moleküllerin oluşmasıdır. Bazı astronomlar, kuyruklu yıldızlardan kopmuş olan ve yeryüzüne düşen bazı gök taşlarında canlı maddeler olabileceğini düşünmektedirler. Bu düşünce 1864 yılında Fransa’da Orgenil Köyü’ne düşen gök taşının incelenmesinin akabinde karbon, hidrojen ve oksijen bulunmasıyla başlamıştır. Ayrıca bazı parçalar kömüre benzetilmiştir. 1962’de yapılan incelemede, gök taşının içinde gömülü olarak belirlenen kömür ve bitkinin gök taşı yere indikten sonra eklendiği anlaşılmıştır.

Günümüzde, olanakların teknolojik olarak oldukça iyileşmesiyle çok daha duyarlı gözlemler yapabiliyoruz. Ancak yine de henüz gerçek anlamda, yeryüzü dışında bir yerlerde, yeryüzüne ait olmayan, canlı diyebileceğimiz bir bulguya henüz rastlanmamıştır.


Hazırlayan: Prof. Dr. Varol Keskin
Editör: Ögetay Kayalı

Kapak görseli: Ignacio Diaz BobilloAPOD/NASA

Bu yazı ilk olarak 7 Mayıs 2015 tarihinde yayınlanmıştır. Bilgilerin güncelliği kontrol edilmelidir.

Prof. Dr. Varol Keskin

Rasyonalist kıdemli yazar. Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümünde profesör. Özellikle çift yıldızlar odaklı çeşitli fotometrik çalışmalar yapmıştır. Aynı zamanda 2017 yılında Türkiye adına ilk defa bir ötegezegen keşfeden ekibin bir üyesidir.
Başa dön tuşu