Evrenin En Büyük Yapıları: Galaksi Grupları, Kümeleri ve Süperkümeler Nelerdir?

Evrenimiz yıldız, gezegen, asteroit ve kuyruklu yıldız gibi gök cisimlerinden oluşur. Tüm bu gök cisimlerinin de belirli yapısal özellikleri vardır. Bu gök cisimleri de kendi aralarında organize olarak farklı yapılar oluşturabilirler. Yıldızlar kendi aralarında organize olarak daha büyük yapılar olan galaksileri meydana getirirler. Galaksimiz olan Samanyolu Galaksisinde 200 ila 400 milyar yıldız bulunur ve 100 bin ışık yılı çapında bir alanı kapsar. Galaksiler de kütleçekimi etkisiyle kendi aralarında organize olarak galaksi gruplarını, galaksi grupları ise bir araya gelerek galaksi kümelerini meydana getirirler. Tüm evrenimizde yaklaşık 25 milyar galaksi kümesi olduğu tahmin edilmektedir.^[1]

Galaksi Grupları

Birbirlerine yakın galaksilerin kütleçekim etkisiyle organize olarak oluşturdukları yapılara galaksi grupları adı verilir. Galaksi grupları birkaç galaksiden oluşur ve bu galaksiler birbirleriyle etkileşimde bulunabilir hatta bazen birleşebilirler. En bilinen galaksi grubu bizim galaksimizin de içinde bulunduğu Yerel Gruptur. Yerel Grup ilk olarak Edwin Hubble tarafından, ilk mesafe belirlemeleri ve kırmızıya kayma ölçümleri sırasında tanınmıştır. Yerel Grup'un en önemli üyelerinden bir tanesi de bize en yakın galaksi olan M31 yani Andromeda Galaksisidir. Ayrıca M32 ve M110 olmak üzere iki uydu galaksisi vardır.

Wikipedia

Bizim galaksimiz, kabaca 10 milyon ışık yılı bir alanı kaplayan, 50'den fazla galaksiden oluşan Yerel Grup'un en büyük ikinci üyesidir. Yerel Grup'ta ayrıca Üçgen Galaksisi (M33), Aslan I ve NGC 6822 Gökadaları da bulunmaktadır. Bu grubun merkezi Samanyolu ile M31 arasında bir yerdedir. M31 ve Samanyolu grubun en büyük galaksileridir. M33 ise en büyük üçüncü gökadadır. Hem Samanyolu'nun hem de M31'in kendileriyle ilişkili cüce gökadaları bulunur. Yerel Grup, daha büyük olan Başak Kümesi'nin bir parçasıdır.

Yerel Grup'un dinamikleri sürekli değişmektedir. Samanyolu ve Andromeda gökadasının çarpışacağı tahmin edilmektedir. Bu iki gökadanın çarpışması sonucu dev bir eliptik galaksinin oluşması beklenmektedir.

Yerel Grup'u oluşturan galaksiler arasındaki uzaklıklar oldukça büyük mesafelerdir. Samanyolu ve Andromeda Galaksileri arasındaki uzaklık yaklaşık 2.54 milyon ışık yılıdır. Yani galaksiler arasında ciddi boşluklar bulunmaktadır. Aslında evrenin %90'ı boş uzaydan oluşur diyebiliriz. Bu büyüklükteki mesafeleri hesaplamak için Sefheid Değişken yıldızları kullanılır. Edwin Hubble, Andromeda Galaksisindeki böyle bir yıldızı kullanarak galaksinin bir milyon ışık yılından daha uzakta olduğunu bulmuştur. Bu da kendi galaksimizin en uzak noktalarından çok daha uzaktadır. Bu uzaklıkları hesaplamak için birçok yöntem vardır. Yöntemlerden en bilinen 3 tanesine kısaca değineceğiz.^[3]

Trigonometrik Paralax Yöntemi

Bu tekniğin nasıl çalıştığını öğrenmek için işaret parmağınızı bir yıldız olarak düşünün. İşaret parmağınız öne uzatılmış halde kolunuzu uzatın, bir gözünüzü kapatın ve parmağınızı bir noktanın üzerine getirin, bu nokta bir çerçeve ya da odanızın köşesi olabilir. Şimdi kapalı gözünüzü açıp diğer gözünüzü kapatın. Parmağınızın yer değiştirdiğini göreceksiniz. Sonra bu alıştırmayı parmağınızı yüzünüze gitgide yaklaştırarak tekrar edin. Parmağınız öncekine göre daha mı çok yer değiştirdi, yoksa daha mı az yer değiştirdi?

Umarız, parmağınızın daha çok yer değiştirdiğini görmüşsünüzdür. Yakındaki bir cisme, iki bakış açısından (bu durumda gözlerinizden) bakıldığında uzaktaki bir cisme göre çok daha fazla yer değiştirir. Astronomlar, bir yıldızı altı aylık aralıklarla izlerken tıpkı sizin gözünüzle yaptığınız alıştırmaya benzer bir teknik kullanır. Yakındaki bir yıldız, uzaktaki bir yıldıza göre çok daha fazla yer değiştiriyormuş gibi görünür. Yıldızın yer değiştirdiği açıyı da trigonometri sayesinde uzaklığa dönüştürürüz.^[17]

Hareketli Küme Yöntemi

Pek çok yıldız, kullanışlı trigonometrik paralakslara sahip olmak için yeterince yakın değildir. Ancak yıldızlar, Ülker takım yıldızı gibi fiziksel boyutları değişmeyen kararlı bir yıldız kümesinde olduğunda küme içindeki yıldızların görünen hareketleri kümeye olan mesafeyi belirlemek için kullanılabilir.

Hareketli küme yöntemi, bir küme oluşturduğu bilinen bir yıldız grubunun her üyesinin öz hareketlerini ve Doppler kaymasını gözlemlemeye dayanır. Küme üyeleri aslında bir sürü gibi paralel yönlerde neredeyse aynı hızlarda hareket etmektedir. Burada fikir bu yıldızların ortak bir kaybolma noktasına doğru hareket ediyor gibi görünmesidir. Bu esasen bir perspektif etkisidir.^[17]

İstatistiksel Paralax Yöntemi

İstatistiksel paralax yöntemi genelde çok uzak yıldızların mesafelerini ölçmek için kullanılan bir tekniktir. İstatistiksel paralax yöntemi birden fazla yıldız üzerinde yapılan gözlemler sonucunda bu yıldızlar arasındaki konum farklılıkları ve hareketleriyle ilişkili bir model geliştirmektir. Bu yöntem yıldızların istatistiksel verilerinden yararlanır.

Mesela galaksinin genel hareketleri, yıldızların dağılımı ve hızları gibi parametreler kullanılarak mesafeler tahmin edilebilir. Bu yöntem geleneksel paralax yönteminin yetersiz kaldığı çok uzak mesafelerde kullanışlı olabilir. Özetle istatistiksel paralaks yöntemi, daha uzak yıldız ve galaksilerin mesafelerini, doğrudan paralaks ölçümlerine dayanmak yerine, istatistiksel veriler ve modellemeler kullanarak hesaplamaya çalışır.^[17]

Galaksi Kümeleri ve Galaksi Grupları

Galaksilerin ve galaksi gruplarının bir araya gelerek galaksi kümelerini meydana getirdiklerinden bahsetmiştik. Galaksi kümelerini, galaksi gruplarından ayıran spesifik bir galaksi sayısı olmasa da galaksi kümelerinde genel olarak yüzden fazla galaksi bulunur. Galaksi kümeleri evrendeki en büyük kararlı yapılardır ve tipik özellikleri şunlardır:

• 50 ila 1000 galaksi içerirler.
• Sıcak gaz ve büyük miktarda karanlık madde içerirler.
• Kütleleri 10¹⁴ ila 10¹⁵ güneş kütlesi kadardır.
• Yarıçapları 2 ila 6 Megaparsek arasındadır.
• Galaksi üyelerinin hız dağılımları 800-1000 km/s'dir.

Galaksi kümeleri, büyük ölçekli evren anlayışımızın değişmesinde kilit astrofiziksel nesneler olmuştur. Karanlık madde ilk olarak galaksi kümelerinde tespit edilmiştir. Kümeler aynı zamanda çok parlak X-ışını kaynaklarıdırlar ve bu ışınlar, kümenin içerisindeki sıcaklığı 10⁷ - 10⁸ Kelvine kadar çıkabilen gaz tarafından yayılır.

Gözlemlendiklerinde, galaksi kümeleri karşılıklı çekim gücüyle bir arada tutulan galaksi koleksiyonları gibi görünürler. Ancak, hızları karşılıklı çekim güçleriyle çekimsel olarak bağlı kalamayacakları kadar büyüktür. Bu da kütleçekiminin yanı sıra ek bir görünmez kütle bileşeni ya da ek bir çekici kuvvet olması gerektiği anlamına gelir. Galaksi kümelerinin kütlesinin çoğu X-ışını yayan sıcak gaz formundadır. Tipik bir kümede toplam kütlenin %5'ini galaksiler, %10'unu X-ışını yayan sıcak gazlar ve geri kalan kısmını karanlık madde oluşturur. Bazı önemli galaksi kümeleri ise şunlardır;^[2]

• Başak Kümesi: Charles Messier tarafıdan 1781 yılında keşfedilen Başak Kümesi bizim galaksimizin de içinde bulunduğu Yerel Grubun yakınındaki en büyük kümedir ve 1300-2000 galaksi bulundurur. Başak Kümesinin çapı yaklaşık 15 milyon ışık yılıdır. Bu küme, bizim de içinde olduğumuz Süperküme'nin çekirdeğini oluşturur.^{[20], [21]}
• JKCS 041 Kümesi: JKCS 041 Kümesi şu ana kadar gözlemlediğimiz en uzak galaksi kümesidir. Dönemin en uzak galaksisinden 1 milyar ışık yılı daha uzakta olan JKCS 041 Kümesi 10.2 milyar ışık yılı uzaklıktadır.^[22]
• El Gordo Kümesi: Evrenin bilinen en büyük galaksi kümesi El Gordo (resmi adıyla ACT-CL J0102-4915) olarak adlandırılır. El Gordo, 2014 yılında keşfedilen ve şu anda gözlemlenen en büyük galaksi kümesi olarak öne çıkmaktadır. Bu kümenin çapı yaklaşık 2.5 milyon ışık yılı, kütlesi ise 3x10¹⁴ güneş kütlesidir.^[23]

NASA

Evrendeki Dev Yapılar: Süperkümeler

Süperkümeler; galaksileri, galaksi gruplarını, galaksi kümelerini ve diğer kozmik yapıları bir arada bulunduran devasa kozmik yapılardır. Genellikle hangi galaksi kümelerinin bir süperküme oluşturduğuna, galaksi kümeleri arasındaki mesafelere bakılarak karar verilir. Bu yöntem, süperkümeler birbirlerinden açıkça ayrılmışsa iyi çalışır, ancak iki komşu süperkümenin merkezleri arasındaki tüm mesafelerde galaksi kümeleri bulunabiliyorsa (ki bu genellikle böyledir), o zaman süperküme merkezlerinin yaklaşık olarak ortasında bulunan belirli bir galaksi kümesinin bir süperkümeye mi yoksa diğer süperkümeye mi ait olduğuna karar vermek kolay olmayabilir. Galaksiler ve galaksi kümeleri, evrene eşit bir şekilde dağılmamıştır. Bunun yerine, çok az galaksinin bulunduğu büyük boşluklar arasında galaksiler, geniş kümeler şeklinde toplanarak bir araya gelir.^[8]

Süperkümelerin ortalama kütleleri güneşin kütlesinin 6 milyon kere milyar katı kadardır ve ortalama büyüklükleri 200 milyon ışık yılı kadardır. Bunu bir perspektife oturtmak gerekirse, bu süperkümeler kendi Samanyolu galaksimizden yaklaşık 2.000 kat daha büyüktür. Bunu büyüklükleri daha kolay idrak edebilmek için Samanyolu Galaksimiz eğer bir futbol sahasının ortasında duran 1 liralık madeni para olsaydı, süperküme o futbol sahası olurdu. Kütle açısından bakıldığında ise eğer güneşin kütlesini bir golf topuna eşit sayarksak bir süperkümenin kütlesi Everest Dağının kütlesi kadar olurdu. Bu örnekler bizlere süperkümelerin ne kadar devasa olduklarını bir kez daha gösteriyor.^[14]

Süperkümeler önemli bir kütle içermelerine rağmen, bu kütle önemli bir hacme dağılmıştır. Bu da süperkümelerin galaksilerden daha az yoğun olmasına sebep olur. Yine de yoğunlukları, kütle çekimlerinin karanlık madde de dahil olmak üzere süper küme içindeki maddenin hareketini etkilemesi için yeterlidir. En bilinen süperkümelerden bazıları şunlardır;

• Başak Süperkümesi: Evrendeki en yakın süperkümelerden birisidir ve yaklaşık 110 milyon ışık yılı çapında bir alanı kapsar. Bu süperküme, Laniakea Süperkümesinin içerisinde yer alır ve Laniakea Süperkümesinin önemli parçalarından biridir. Yerel Grup (İng: "Local Group") olarak bilinen galaksi grubunu da bünyesinde bulundurur ve Samanyolu da dahil olmak üzere birçok büyük galaksiyi içerir. Samanyolu ve Andromeda gibi galaksilerin bu süperkümeye ait olması, onu kozmik ölçekte kritik bir yapı yapar.^{[8], [16]}
• Einasto Süperkümesi: Koşut Küme (Perseus-Pisces Süperkümesi) ile birlikte, Yerel Süperküme'nin bir parçası olarak kabul edilebilir. Bu süperküme, çok sayıda galaksi kümesinden oluşur ve yaklaşık 100 milyon ışık yılı genişliğindedir. Diğer süperkümeler gibi, Einasto Süperkümesi de galaksilerin büyük ölçekli dağılımını gösteren önemli bir yapı oluşturur. Einasto Süperkümesi, galaksilerin büyük ölçekli yapıları ve kozmik ağları inceleyen astronomik araştırmalar için bir referans noktasıdır.^[2]
• Suyılanı-Erboğa Süperkümesi: Suyılanı-Erboğa Süperkümesi, Başak Süperkümesine en yakın süperkümedir. Suyılanı Süperkümesi çok büyük bir süperküme değildir. Bu yüzden Erboğa Süperkümesiyle birlikte incelenir ancak bu iki süperküme birbirinden farklı yapılardır. Suyılanı Süperkümesi, Erboğa Süperkümesi ile birlikte, Başak Süperkümesine en yakın iki süperkümeden biridir. Süperküme, yaklaşık 100 milyon ışıkyılı uzunluğundadır ve Suyılanı Kümesi olarak da bilinen tek bir zengin gökada kümesi içerir.^[15]

Laniakea Süperkümesi: Evrenin Dev Yapısı

Galaksimizi alın, 100 binle çarpın, 1 milyon küçük galaksi ekleyin ve alın size Laniakea! Bilim insanlarından oluşan bir ekip, etrafımızdaki 8000'den fazla galaksiye ait veri topladılar ve bu galaksilerin uzaydaki hareketlerini ve hızlarını haritalandırmayı başardılar. Böylece, Samanyolunun çok daha büyük bir galaksi sisteminin, Laniakea adını verdikleri bir süperkümenin parçası olduğunu gösterdiler. Laniakea ismi Hawaii dilinde "sınırsız, sonsuz, engin cennet" anlamına gelmektedir. Bu isim, Kapiʻolani Community College'de Hawaii dili yardımcı doçenti olan Nawaʻa Napoleon tarafından verilmiştir.^[7]

Samanyolu bu yapının en uç noktasında, dış kısmında yer almaktadır. Tüm evren karmaşık bir galaksiler ağı, kozmik bir ağ gibi görülebilir. Süperkümeler evrende bilinen en büyük yapılardır. Laniakea Süperkümesinin toplam kütlesi yaklaşık olarak 10¹⁵ güneş kütlesidir. Laniakea Süperkümesi 160 megaparsek (520 Milyon ışık yılı) genişliğindedir ve bünyesinde 100.000'den fazla galaksi bulundurur. İçerdiği yıldız sayısına oranla parlaklığının düşük olması sebebiyle bu süperkümenin büyük bir kısmının karanlık maddeden oluştuğu düşünülmektedir. Laniakea'nın genel özelliklerinden bahsettiğimize göre yolculuğumuza Lainiakea'nın merkezinde olan ve üyeleri üzerinde en fazla etkiye sahip Büyük Çekici ile devam edelim.^[8]

ResearchGate

Büyük Çekici

1970'lerin başlarında evrenin tekdüze bir şekilde genişlediği varsayımından sapmanın ilk işaretleri tespit edildi. 1986 yılında "Büyük Çekici" olarak adlandırılan konum tanımlandı. Bu Laniakea'nın merkezinde, Hidra Centaur Süperkümesinin yakınında yerçekimsel bir anomalidir. Samanyolunun galaktik düzleminin hemen arkasında yer aldığı için gözlemi oldukça zordur. Büyük Çekici galaksilerin ve kümelerin hareketleri üzerinde etkisi yoluyla dolaylı olarak tespit edilebilir.

Evrenin genişlemesi, galaksilerin neden birbirinden uzaklaştığını açıklar. Ancak devasa madde kümeleri bu hareketi yavaşlatabilir. Geçtiğimiz milyarlarca yıl boyunca galaksimiz ve etrafımızdaki tüm galaksilerin Büyük Çekiciye yaklaştığı bilinmektedir. Büyük Çekicinin doğası hakkında çeşitli teoriler bulunmaktadır. Örneğin varlığının aşırı madde yoğunluğundan kaynaklandığı düşünülmektedir.

Büyük Çekici ile bizim aramızda çok sayıda yıldız kümesi, gaz ve toz karmaşası bulunmaktadır. Bize ulaşması gereken ışık bu nedenle gizlenmekte ve bu durum bilim insanlarının gözlem yapmasını zorlaştırmaktadır. Kesin olan tek şeyse galaksimizin ve süperkümemizdeki her şeyin Büyük Çekici'ye doğru ilerlediğidir.^[9]

wordlessTech

Süperkümelerin Evrenimizi Anlamımızdaki Önemi

Süperkümeler evrenin yapısını anlamamız için oldukça büyük öneme sahiptir. Evrenin genişlediğini görmek süperkümeler ölçeğinde mümkündür. Galaksilere veya galaksi kümelerine bakarak evrenin genişlediğini görmek zordur çünkü bu yapıların kütleçekim kuvveti evrenin genişlemesine direnecek kadar güçlü bir kuvvettir. Ancak süperkümelerin ölçeğinde, birbirlerine olan kütleçekim kuvveti o kadar da güçlü değildir çünkü aralarındaki mesafeler akıl almaz derecede büyüktür. Bu sayede evrenin genişlediğini süperkümeleri inceleyerek çok daha net görebiliriz. ^[13]

Galaksi kümelerini incelemek için Hubble-Lemaitre yasasına dayanan yöntemler kullanılır. Hubble-Lemaitre yasası evrendeki kümelerin dağılımlarını ortaya koyar. Bu yasa çok uzaktaki nesnelerin uzaklığını ölçmeyi mümkün kılar. Bu yasa evrendeki galaksilerin birbirlerinden uzaklaşma hızının birbirleri arasındaki mesafeyle ilişkili olduğunu ifade eder. Bir galaksi ne kadar uzaksa bizden o kadar hızlı uzaklaşıyor diyebiliriz. Süperkümeler sadece evrenin genişlemesini incelemek için olanak sağladığı için değil uzaydaki maddenin organizasyonunu anlamamıza yardımcı oldukları için önem taşımaktadırlar.

Dünyamızın Evrenimizdeki Yeri

Öncelikle bu yapının resmini kafanızda oturtmanız zor olabilir. Dünyadan aşina olduğumuz çevreyle kıyaslamak bu süreci kolaylaştıracaktır. Güneş sisteminin eviniz olduğunu düşünün. Güneş ve gezegenler ise odalar olacaktır. Kepler Uzay Teleskobu ve diğerleri tarafından şu ana dek bulunan ötegezegen sistemleri de sokağınızdaki diğer evler olsun. Ayrı ayrılar, ancak birbirlerine çok yakınlar. Sokağınıza daha uzaktan bakarsak göreceğimiz şey kasabanız veya şehriniz olurdu. Bir galaksi yıldızların şehridir, yani Samanyolu aslında bizim uzaydaki memleketimiz gibi düşünülebilir. Güneş sistemimiz, Samanyolu Galaksisinin dış kollarından birinde yer alır. Galaksimizin merkezini, şehir merkezi olarak düşünecek olursak bizim konumumuzu kırsal bölge olarak hayal edebiliriz.

Dünyadaki şehirler, birleşerek ülkeleri oluştururlar. Uzayda ise galaksiler, küme adı verilen yapıları oluştururlar. Ülkeler, devasa karalardan oluşan kıtalarda yer alır. Galaksi kümeleri ise süperküme adı verilen devasa gruplarda yer alır. Dünya nasıl kıtalardan oluşuyorsa, gözlemlenebilir evren de süperkümelerden oluşur. Yani artık biliyoruz ki Samanyolu adı verilen bir galakside, Laniakea adı verilen bir süperkümenin kenarında, Güneş adını verdiğimiz bir yıldızın etrafında, bizim evimiz olan küçük ve mavi bir gezegendeyiz!