Kozmik Latte: Evrenin Rengi ve Renklerin Fiziği

Evren ışık kaynaklarıyla dolu olmasına rağmen kapkaranlıktır. Buna, Olbers Paradoksu adı verilir; ancak daha önce de anlattığımız gibi bu paradoks, modern kozmoloji bilgilerimiz ışığında çözülmüştür ve paradoks olmaktan çıkmıştır. Yine de bir şeyin "karanlık" olması, onun rengi ile doğrudan ilişkili değildir. Örneğin bir nesnenin üzerine ışık düşmediğinde de "karanlık" ve dolayısıyla "siyah" olarak algılanır; ancak nesnenin gerçek rengi siyah değildir. Uzayın kendisi için durum nedir? Uzayın gerçek rengi nedir?

Uzayın renginin cevabının kozmik latte olması kulağa tuhaf gelebilir; çünkü bu isim, uzayın rengi olmaktan ziyade, ucuz bir kahveyi ateş pahasına satmak için uydurulmuş bir pazarlama hilesine benzer. Fakat Johns Hopkins Üniversitesi'nden araştırmacıların gösterdiği üzere, uzayın rengi gerçekten de kozmik latte olarak isimlendirilen bir renktir. Bu renk öylesine gerçektir ki, bilgisayarlarda evrensel olarak üretebilmek için bir hex koduna bile sahiptir: #FFF8E7 (sRGB: 255, 248, 231; CMYK: 0, 2.7, 9.6, 0; HSV: 40^o, %9.4, %90). Bu renk, gözümüze şöyle gözükür:

Nasıl yani? Uzayın gerçek rengi bu mu? Simsiyah değil mi? Bunu anlamak için, rengin nörobiyolojisini ve fiziğini biraz anlamamız gerekiyor.

Işığın Fiziği ve Nörobiyoloji: Bir Cisme Renk Veren Nedir?

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

Işık Kaynağının Nitelikleri

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. Ancak "çok fazla kızıla kaymış" olmak, hiçbir dalga boyuna sahip olmamak demek değildir ve bu, Evren'in rengiyle ilgili ilk ipucumuz olacak.

Pigmentasyon

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).

Wonder Beauty Products

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!

Ara Ortamlar ve Kırılma İndisi

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).

Uzayın Rengi: Kozmik Latte

Tüm bu bilgilerden sonra, uzayın siyah gibi gözükme 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.

Ancak 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.

Peki Evren'deki yıldızların saçtığı ışığın ortalama dalga boyu (dolayısıyla ortalama rengi) nedir? İşte Johns Hopkins Üniversitesi'nden araştırmacılar, 2001-2002 yıllarında buna yönelik bir çalışma yapmışlardır. Aslında amaçları uzayın ortalama rengini belirlemek değildi; daha ziyade, yıldız oluşumunu araştırmak amacıyla farklı galaksilerin spektral analizini yapıyorlardı. Bu analizde kullanılan yöntemler sayesinde daha genç ve daha yaşlı galaksilerden saçılan ışığın dalga boylarını tespit etmek mümkün oluyordu.

Araştırmanın sonucunda keşfedilen şu oldu: Evren'deki galaksilerin ezici çoğunluğu 5 milyar yıl kadar önce var olmuştu. Bunlar, Evren'in daha eski geçmişindeki yıldızlardan çok daha parlak galaksilerdi. Ayrıca daha genç ve mavimsi renkte olan yıldızlar, yaşlanarak sarıya ve nihayetinde kırmızıya döndükleri için, Evren'in ortalama rengi de mavimsi bir renkten kırmızımsı bir renge doğru zaman içinde değişmekteydi.

Bu tür bir kızıla kayma, Olbers Paradoksu'nda karşımıza çıkan kırmızıya kaymadan farklıdır. Yukarıdaki paragrafta sözü edilen kırmızıya kayma, gerçek anlamıyla ışık kaynaklarının saçtığı dalga boylarının zaman içinde değişmesinden kaynaklanmaktadır. Evren'de yol kat eden ışığın zamanla kızıla kayması, uzay-zaman dokusunun durmaksızın genişleyerek esnemesinden/sünmesinden kaynaklanmaktadır.

Bir Bilgisayar Hatası ve Değişen Renkler

Ekip, 2001 yılında yaptıkları bir çalışmada, uzayın ortalama renginin turkuazımsı bir yeşil olduğunu düşünmüşlerdi. Bu, şöyle gözükmektedir:

Ancak bu ilk rapordan kısa bir süre sonra, araştırma ekibi toplamda 200.000 galaksiden topladıkları veriyle sonuçlarını gözden geçirip güncellediler ve eğer bu ortalama dalga boyunu insanlar tek seferde görebilecek olsaydı en yukarıda "kozmik latte" olarak tanımlanan bej bir renkte olduğunu ilan ettiler. Tekrar görelim:

İlk başta hatalı bir şekilde turkuazımsı yeşil olarak tespit etmelerinin nedeninin bir yazılım hatası olduğunu fark ettiler; yani ellerindeki veri doğruydu. Bilgisayar, kendi dijital renk kütüphanesinden standart olmayan bir beyazı seçerek işlemleri yapmıştı ve bu nedenle turkuaz renge ulaşmıştı. Standart beyaz indeksi kullanıldığında, dalga boylarının ortalaması turkuazımsı yeşil yerine sıradan bir bej oldu. Araştırmanın yazarlarından Karl Glazebrook şöyle diyor:

Bu, utanç verici. Ama bilim, bu. Biz, politikacılar gibi değiliz. Eğer hata yaparsak, bunu kabul ederiz. Bilim böyle çalışır.

Johns Hopkins University

Bu, büyük bir erdem; ancak ortaya çıkan renk, birazcık... sıradan. Bu sorunu gidermek için, Johns Hopkins Üniversitesi astronomları, kendi aralarında bir isim oylaması yaptılar. Öneriler kozmik latte, cappuccino cosmico, big bang beji, kozmik krem, astronom yeşili, astronom bademi, gökdişi, evbej, kozmik kaki ve ilkel deniz tarağı çorbası arasında değişiyordu.

En çok oyu cappucino cosmico ismi almış olsa da, araştırmacılar kozmik latte ismini tercih ettiler; çünkü Galileo'nun ana dili olan İtalyancada "latteo" sözcüğü "sütlü" anlamına gelmektedir ve Samanyolu Galaksisi'nin İngilizce ("Milky Way") ve Latince ("Via Lattea") adıyla benzer olması hoşlarına gitmişti. Eh, çünkü insan, benmerkezci bir tür. Araştırmacılar şöyle diyor:

Bu renk, beyaza öylesine yakındır ki, farkı söylemek çok zordur. Bu nedenle yaptığımız ufacık bir hata, sonucu dikkate değer miktarda değiştirdi.

Johns Hopkins University

Görebileceğiniz gibi bu, Evren'in genişliği ve Olbers Paradoksu'nda izah ettiğimiz nedenlerle, bütün kozmolojik etkilerden arındırılmış bir şekilde, sadece ışığa odaklanabilseydik görebileceğimiz renktir. Ne var ki Evren'in durmaksızın genişlemesi, devasa boyutları, sonsuz ve zamansız olmaması, bu rengi deneyimlememizi imkansızlaştırmaktadır.