Galaksi Nedir? Galaksi Tipleri, Oluşumu ve Evrimi

Galaksi (gökada) birbirine kütle çekimsel olarak bağlı yıldız, yıldız kalıntıları, yıldızlararası gaz, toz ve karanlık madde barındıran büyük yapılardır. Morfolojik özelliklerine göre farklı tiplere ayrılırlar. Bunlar yine kütle çekimin etkisiyle bir araya gelip daha büyük galaksi kümelerini oluşturabilirler. Evrendeki ilk yıldızların büyük patlamadan yaklaşık 180 milyon yıl sonra oluştuğu düşünülmektedir. İlk yıldızlar meydana geldikten sonra galaksilerin oluşumu ise büyük patlamadan yaklaşık olarak 400 milyon sonraya karşılık gelir. Her ne kadar 400 milyon yıl çok uzun bir zaman gibi görünse de, bu zaman zarfı evrenin şu anki yaşının (13.8 milyar yıl) %3’ü kadardır.

Galaksilerin ne zaman oluşmaya başladıklarına dair iyi bir fikre sahibi olsak da nasıl oluşmaya başladıkları hala kesin bir cevaba sahip değil. Bazı bilim insanları galaksilerin, küresel kümeler olarak bilinen ve bir milyon civarı yıldız barındırabilen görece küçük yıldız kümelerinin bir araya gelmesiyle oluştuğunu düşünürken; diğerleri, ilk önce galaksilerin oluştuğunu ve daha sonra küresel kümelerin doğduğunu savunmaktadır.

Galaksi Tipleri Nelerdir?

Galaksi tipleri, morfolojik yapılarına göre sınıflandırılmıştır. Bu sınıflandırma zaman içerisinde değişse de bazı kavramlar günümüzde halen ilk günkü gibi anılmaktadır. Bunun için tarihte geriye yolculuk edip, ilk keşfi yapanların neler gördüğünü anlamaya çalışmakta yarar var. 20. yüzyıldan önce Samanyolu dışında galaksilerin var olduğu bile bilinmiyordu. Aslında bu galaksiler, bulanık bulutları andırdığından astronomlar onları bulutsu, ya da daha bilinen adıyla nebula olarak adlandırmışlardı. Yani gökyüzünde böyle yapılar olduğu pekala biliniyordu ama onlar Samanyolu’nun bir parçası sanılıyordu. Tıpkı Samanyolu gibi ayrı ve çok uzakta yer alan yapılar olduklarına dair hiçbir fikrimiz yoktu. Daha sonra 1920’lerde astronom Edwin Hubble Andromeda’nın bir bulutsu değil galaksi olduğunu gösterdi. Andromeda, Samanyolu içerisinde olamayacak kadar uzaktaydı.

Neredeyse tüm mevcut galaksi sınıflandırma sistemleri, 1926’da Hubble tarafından önerilen ilk şemanın sonucudur. Bu şemayı Hubble çatal diyagramı olarak adlandırmaktayız. Hubble çatal diyagramında morfolojik yapılarına göre galaksiler dört ana gruba ayrılır; spiral galaksiler (sarmal galaksi), eliptik galaksiler, merceksi galaksiler ve düzensiz galaksiler.

Hubble’ın çatal diyagramı. Görsel: Swinburn University, “Hubble Classification”
< https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/H/Hubble+classification >

Hubble çatal diyagramı, Edwin Hubble’ın 1926 yılında geliştirdiği ve galaksilerin zamanla geçirdiği değişimi (evrimlerini) gösteren bir diyagramdır. O zamanlar Hubble bu diyagramda soldaki galaksilerin erken tip (early-type), sağdakilerin ise geç tip (late-type) olduğunu düşünüyordu. Ancak günümüzde bu diyagramın galaksilerin evrimi hakkında yanlış bir yorum olduğu bilinmektedir. Lakin yine de erken tip ve geç tip isimlendirmesi astronomide halen kullanılmaktadır.

Bu diyagrama göre galaksiler ilk olarak küre benzeri bir şekle sahip eliptik galaksi olarak doğmakta ve zamanla bu daire basıklaşmaktadır. Eliptik galaksiler de kendi içinde basıklıklarına göre sınıflandırılmıştır. Bu sınıflar görselde E0, E3 ve E7 olarak gösterilmektedir. Bu sınıflandırmayı yaparken kullanılan formül aşağıdaki gibidir.

E = 10 x (1 – b/a)

Bu denklemde a elipsin yarı büyük eksenini, b ise elipsin yarı küçük eksenini ifade etmektedir.

Diyagramda eliptik galaksilerden sonra gelen ve çatalın hemen başlangıcında bulunan S0 tipi galaksiler ise günümüzde merceksi galaksiler (lenticular galaxy) olarak adlandırılan galaksi tipidir. Daha sonra gelen ve çatalı oluşturan her iki grup da sarmal galaksilerin çeşitli alt sınıflarıdır. Üst kısımdaki sarmal galaksilerin sarmal kolları direkt merkezdeki şişkinlikten başlarken alt tarafta SB(a, b, c) ile gösterilen sarmal galaksilerin kolları direkt merkezdeki şişkinlikten değil, yıldızların oluşturduğu merkezden geçen bir çubuktan itibaren başlar (çubuklu sarmal galaksi adı buradan gelir). Bir de şekiller tamamen tuhaf, hiçbir özel geometriye benzemeyen ve tamamen farklı biçimlerde olabilen, biçimsiz galaksiler tipi vardır.

Sarmal Galaksiler (Spiral Galaksiler)

Sarmal galaksiler (spiral galaksiler), merkezinde yoğun yıldız içeriğinden dolayı daha parlak ve şişkin bir bölge (bulge) ve bu bölgeyi çevreleyen sarmal kollardan oluşur. Sarmal kollar görece düz bir disk oluşturacak biçimde hizalanmıştır, fakat bu disk az da olsa bir kalınlığa sahiptir. Bunlara ek olarak sarmal galaksileri çevreleyen bir de hale (halo) mevcuttur. Galaksi halesi, galaksinin etrafında yer alan ve onu yaklaşık olarak küresel bir biçimde sarmalayan, çoğunlukla da gaz ve tozdan oluşan, yoğunluğu oldukça düşük bir yapıdır. Bu hale ve az önce bahsettiğimiz merkezdeki şişkin bölge daha çok yaşlı yıldızlardan oluşurken, sarmal kollar genellikle toz, gaz ve görece daha genç yıldızlardan oluşmaktadır.

Swinburn Univeristy, Cosmos, “Halo”
< https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/H/Halo >

Yukarıdaki görsel sarmal galaksilerin yapısını şematik olarak özetlemektedir. “Bulge” olarak gösterilen kısım daha yaşlı yıldızlardan oluşan şişkin bölgeyi temsil etmektedir. Tüm galaksiyi içine alan, daha flu sarı renge sahip bölge galaksinin halesini; bu bölgenin içinde “globular clusters” olarak adlandırılan minik benekler ise bu bölgeye yayılmış küresel yıldız kümelerini temsil etmektedir.

Aşağıdaki görselde bir sarmal galaksi olan Fırıldak galaksisi (M101) görülmektedir. Bu galaksi bizim bakış doğrultumuza göre neredeyse tam dik olduğu için, sarmal kol yapıları belirgin bir şekilde görülmektedir.

Fırıldak Galaksisi (M101). Görsel: ESA, NASA & Hubble

Eliptik Galaksiler

Eliptik galaksiler yuvarlak ya da oval biçimli olabilirler. Bu tip galaksilerde yıldızlar genel olarak galaksi içine düzgün dağılmıştır, yani galaksinin yıldız yoğunluğu her yerinde (merkezi hariç) yaklaşık olarak aynıdır. Tıpkı sarmal galaksiler gibi bir haleye ve merkezlerinde daha yoğun yıldız bulunduran şişkin bir bölgeye sahiplerdir. Ancak sarmal galaksilerin aksine düz bir disk görünümünde değillerdir. Bu tip galaksideki yıldızlar görece daha yaşlı yıldızlardır.

Evrende bilinen en büyük eliptik galaksiler bir trilyona kadar yıldız barındırabilmekte ve iki milyon ışık yılı çapında olabilmektedirler. Bu galaksiler dev eliptik galaksiler olarak adlandırılır. Ancak elbette bütün eliptik galaksiler, dev eliptik galaksi değildir. Bunların yanında çok daha küçük boyutta olanları da mevcuttur ve boyutlarına göre bazıları cüce eliptik galaksi olarak adlandırılır.

NGC 1316 eliptik galaksisi. Görsel: NASA, Hubble

Merceksi Galaksiler

Merceksi galaksilerin şekli, sarmal ve eliptik galaksiler arasında yer alır. Tıpkı sarmal galaksiler gibi ince ve döner bir diske ve merkezlerinde şişkin bir bölgeye sahiplerken sarmal kolları yoktur; eliptik galaksiler gibi de az miktarda toz ve yıldızlararası malzeme barındırırlar. Bu tip galaksiler daha çok evrenin kalabalık bölgelerinde oluşurlar. Aşağıdaki görselde gördüğünüz Sombrero galaksisi, merceksi galaksilerin en bilinen örneklerinden biridir. Ayrıca bu tür galaksilerin nasıl bir görünüme sahip olduğunu da net bir biçimde göstermektedir.

Sombrero galaksisi (M104). Görsel: NASA, Hubble

Düzensiz Galaksiler

Düzensiz galaksiler, belirgin bir şekle sahip olmayıp, farklı farklı şekillerde bulunabilen, biçimsiz galaksilerdir. Bu tür bir biçimsizliğin nedeni genellikle kütle çekimsel tedirginlikler ya da çarpışmalar (birleşmelerdir). Aşağıdaki görselde de yer alan Anten galaksileri (NGC 4038/4039) aslında birleşmektedir ve tek bir galaksi oluşturacaktır. Tahmin edileceği üzere aslında öncesinde spiral ya da eliptik olanlar, bu tür bir etkileşim sonucu düzensiz hale gelebilir.

Anten galaksileri (NGC 4038/4039). Görsel: NASA, Hubble

Çarpışmanın da etkisiyle farklı süreçler de devreye girebilir. Anten galaksileri örneğinde bu durum, gaz ve toz bulutunun, manyetik alanlarla birlikte karışarak hızlı bir yıldız oluşum sürecini tetiklemesi şeklinde karşımıza çıkmaktadır.


Galaksi Oluşumu

Galaksi oluşumunu ve evrimini açıklayan birçok model, evrenin ilk zamanları hakkında bildiklerimize; evrenin ilk zamanları hakkındaki bilgimiz ise büyük patlamanın artıkları olan kozmik mikrodalga arka plan ışıması hakkındaki modellere dayanmaktadır. Evrenin ilk zamanlarında yüksek sıcaklıktan dolayı maddenin yoğunlaşıp öbekler oluşturması mümkün değildi. Ancak zamanla evrenin genişleyerek soğumasıyla birlikte gaz ve toz kümeleri oluştu. Bu büyük kümeler zamanla yoğunlaşıp kendi kütle çekim alanları altında çökerek galaksileri meydana getirdiler.

Galaksi oluşumunu açıklayan iki önemli model mevcuttur. Bunlar; yukarıdan aşağıya (top-down) ve aşağıdan yukarıya (bottom-up) modelleridir. İlk model galaksilerin, çok büyük gaz bulutlarının kendi içine çökmesiyle oluştuğunu savunurken; ikinci model ise galaksilerin, daha küçük boyuttaki gaz bulutlarının çarpışarak birleşmeleri sonucunda oluştuğunu savunmaktadır.

Galaksilerin oluşumu her ne kadar birbirine benzese de oluştuktan sonraki görünümleri farklıdır. Farklı tipte galaksi oluşumunun, ilk başta onu oluşturan gaz bulutunun ya da bulutlarının açısal momentumuna bağlı olduğu düşünülmektedir. Çarpışmadan ya da çöküşten sonra oluşan bu ilkel galaksi eğer büyük bir açısal momentuma sahipse oluşan galaksi düz bir yapıya sahip, hızla dönen bir sistem (sarmal galaksi) oluşturma eğiliminde olurken; görece daha küçük açısal momentuma sahip olduğunda ise daha küresel bir sistem (eliptik galaksi) oluşturma eğiliminde olmaktadır. Günümüzde de galaksi oluşumu ve evrimi konusu hala tartışmalara sahiptir ve açığa çıkarılmayı bekleyen birçok soru ve model barındırmaktadır.

Galaksi Evrimi

Galaksiler oluşumlarından sonra sonsuza dek aynı kalmayabilirler. Belli bir süre sonra onları oluşturan yıldızların hayatlarının son bulması, başka bir galaksiyle çarpışma ya da başka bir galaksinin çekim alanından etkilenme gibi sebeplerle form değiştirebilir, yani evrimleşebilirler. Galaksi evrimini üç sınıfa ayırabiliriz; pasif evrim, diğer galaksilerle etkileşim sonucu evrim ile seküler evrim.

Pasif Evrim

Galaksinin başka galaksilerle çarpışmayarak ya da etkileşime girmeyerek bozulmadan kaldığı, sürekli yeni yıldız oluşumlarından yoksun bir evrimleşme türüdür. Bu galaksilerdeki oldukça parlak ve yüksek kütleli yıldızlar zamanla ana kol evresinden çıkıp kırmızı dev olurlar ve bu da galaksinin git gide daha sönük, kırmızımsı bir görünüm almasına neden olur. Evrende izole halde kalmış, erken tip eliptik galaksiler bu şekilde evrimleşirler.

Diğer Galaksilerle Etkileşim Sonucu Evrim

Galaksilerin başka galaksilerle etkileşime girmesi yeni yıldız oluşumlarının tetiklenmesine sebep olabilir. Böyle bir durumda galaksinin yapısı, rengi ve parlaklığı değişecektir. Yeni yıldız oluşumları galaksinin parlaklığını artırırken aynı zamanda daha genç ve büyük kütleli yıldızların varlığı daha mavimsi bir renge sahip olmasına neden olur. Tabii zamanla, tıpkı pasif evrimde de olduğu gibi, bu yeni yıldızlar ana kol evresinden çıkacak ve galaksinin özellikleri çarpışmadan önceki haline geri dönecektir.

Fakat bu etkileşimin (ya da çarpışmanın) yıldız oluşumlarıyla sonuçlanmaması da mümkündür. Böyle bir durumda galaksinin rengi ve parlaklığı aynı kalırken yalnızca yapısı değişir. Yani sarmal bir galaksi merceksi galaksiye; merceksi galaksi ise eliptik galaksiye dönüşebilir.

Seküler Evrim

Seküler evrim, yavaş ve istikrarlı bir evrimdir. Böylesi bir evrim, galaksilerin etraflarındaki maddeyle uzun sürede etkileşmesi (örneğin gaz toplaması) sonucu gerçekleşir. Ya da bu süreç spiral kolların veya çubukların neden olduğu iç yapı süreçleriyle şekillenir. Bu nedenle seküler evrim, özellikle disk yapısına sahip galaksilerin evriminde önemli bir role sahiptir ve eliptik galaksilerin oluşumunu göreli olarak daha az etkilediği düşünülmektedir.


Hazırlayan: Arya Elçi
Editör: Ögetay Kayalı

Referanslar

1. Swinburne University of Technology, “Evolution Of Galaxies”,
< https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/E/Evolution+Of+Galaxies >

2. Swinburn University, “Hubble Classification”, < https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/H/Hubble+classification >

3. National Geographic, “Galaxies, explained”, < https://www.nationalgeographic.com/science/article/galaxies >

4. Britannica, “Evolution Of Galaxies And Quasars”, < https://www.britannica.com/science/galaxy/Evolution-of-galaxies-and-quasars >

5. NASA, “Sombrero Galaxy”, <https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/messier-104-the-sombrero-galaxy>

6. NASA, “Antennae Galaxies”, <https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_1086.html>

7. NASA, “Elliptical Galaxy”, <https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_299.html>

Kapak görseli: Andromeda galaksisi (M31) – Ahmet Kale

Exit mobile version