Nebula Renklerinin Arkasındaki Astrofizik: Astrofotoğrafçılık ile Astrofiziğin Müthiş Dansı!

Kartal Nebulası'nı (M16) ve özellikle "Yaratılış Sütunları" olarak bilinen kısmının büyüleyici fotoğraflarını büyük ihtimalle görmüşsünüzdür. Fotoğrafta görülen göz büyüleyici parmaksı yapılar 1995 yılında Hubble Uzay Teleskobu’yla görüntülendiklerinden beri hem amatör hem profesyonel astronomlarla birlikte yörüngedeki bazı uzay araçlarının da ilgi odağı oldu (daha yakın bir fotoğrafı kapak fotoğrafında görebilirsiniz).

Hubble Uzay Teleskobu/NASA/STScl

Gördüğümüz bu yapılar aslında yakınlarındaki devasa sıcak yıldızların yaydığı ultraviyole ışıklarıyla aşınan ve foto-buharlaşan, muazzam büyüklükteki (yaklaşık 4 ışık yılı uzunluğunda) moleküler hidrojen ve toz bulutlarıdır. Gördüğümüz sütunların üst kısımları ise yeni yıldızların ve yeni güneş sistemlerin oluştuğu bölgelerdir.

Hubble’ın bu çeşit fotoğraflarında gördüğümüz geniş yelpazedeki göz kamaştırıcı renkleri oluşturan süreçler ise farklı elementlerin iyonize hale gelmeleri ve foto-buharlaşmalarıdır. Avusturya Optik Astronomi ve Macquarie Üniversitesi (Sidney, Avustralya) Fizik Bölümü’nde bir astronom ve bilim anlatıcısı. Kendisi yakın galaksilerdeki gazların yıldızlara dönüşümü ve bunun galaksi evrimini nasıl etkilediğini araştıran bir çalışmada tanınmış bir uzman olan Dr. Ángel López-Sánchez şöyle diyor:

Hubble’ın 1995 tarihli M16 fotoğrafı sütunların bazen bu sütunlardan tamamen kopuk ufak tümsekleri olduğunu açığa çıkardı. Astrofizikçiler bu yapılara açılımı buharlaşan gazımsı kürecikler (İng: "evaporating gaseous globules") anlamında Kartalın Yumurtaları (İng: "EGGs of the Eagle") adını verdi. Bu yumurtalar gerçekten ufak olmalarına rağmen, sadece 100 astronomik birim büyüklüğünde, merkezlerinde yakınlarındaki devasa yıldızların güçlü ultraviyole radyasyonlarına karşı kalkan görevi gören yoğun gaz ve toz bulutları bulunuyor. Astronomlar bu yapıların, ön yıldızların (protoyıldızlar) ataları olduğunu düşünüyor.

Astronomlar, Yaratılış Sütünları ve Kartal Nebulası'nın fotoğrafları gibi fotoğraflarda gördüğümüz renkleri ortaya çıkarmak için bulutsudaki belirli elementlerin geçirdiği belirli tepkimelerin sonucu olarak yayılan ışığın spesifik dalgaboylarına odaklanan farklı farklı filtreler kullanıyorlar.

Yakınlardaki 80 tane gaz zengini cüce galaksi örneğinden integral alan spektroskopisi (IFS) verisi elde etmeyi amacıyla 3.9 metrelik Anglo-Avustralya Teleskobu’ndaki (AAT) KOALA enstrümanını kullanan cüce galaksi araştırması olan HI KOALA IFS Dwarf Galaxy Survey projesinin lideri olan Ángel, yukarıda izleyebileceğiniz videosunda bu elementlerin ve tepkimelerin terimlendirilmesindeki farklılara özellikle değiniyor: mesela Oksijen III'ün spektral imzasını yazarken OIII ve [OIII] olarak yazmak arasında büyük fark olması gibi... Çünkü eğer element köşeli parantez içinde yazılırsa bu, elementin farklı bir astrofiziksel süreç geçirdiğini belirtir. Ángel şöyle diyor:

Büyük ölçüde farklı kökenleri olan özelliklerden bahsediyoruz. O III ve [O III] özelliklerinin oluşmasının arkasındaki fizik çok farklı. Bu mesafeleri belirtirken kütle birimi vermek gibi bir şey.

O⁺⁺ iyonunundaki (kısaltılmış şekliyle O III) yeniden birleşim çizgileri Dünya’da gözlenebiliyor. Bazense bunları yıldızlardaki emilimlerde görüyoruz.

Fakat, O⁺⁺ (kısaltılmış şekliyle [O III]) iyonunun çarpışma uyarımı çizgileri, sadece nebuladaki gibi çok düşük yoğunluklarda (santimetre küpte 10-1000 parçacık gibi) görülebiliyor (köşeli paranteze dikkat). Bunlar, serbest elektronların O⁺⁺ iyonuyla çarpışmalarının sonucu oluşan normal şartlarda görülemeyen enerji seviyeleri.

[O III] sadece ışıma olarak görülebiliyor. Bu nebulada gördüğümüz her metalik elementin (hidrojen ve helyumun metalik olmadığını hatırlatmakta fayda var) emisyon çizgisi için geçerli, [S II], [O II], [N II], [O I], [S III], [Ne III], [Fe II], [Ar III] gibi.

[O III] 5007 A, nebula ve galaksilerde gördüğümüz en büyük ışıma çizgilerinden (hatta bazen H+alfa’yı da geçebilmesiyle en büyüğü) biri. Bu yüzden de yalnızca nebula emisyonunu fotoğraflamamızı sağlayan, bu ışımayı filtreleyen özel dar bant filtreler geliştirdik.

Bu video, evrenin uzak bölümlerinde gerçekleşen hangi çeşitli fiziksel süreçler sonucu böylesi güzellikteki görüntülerle karşılaştığımızı açıklayan ve bu resimleri, filtreleri ve cisimleri belirtirken kullandığımız tanımlamaları doğru sınıflandırmanın önemini gösteren, astrofotoğrafçılık ile astrofiziğin kesişimine çok iyi bir giriş videosu. Ángel video hakkında şunları söylüyor:

Amatör astronomların elde ettiği rengarenk nebula ve galaksi fotoğraflarından her zaman çok etkilenmişimdir. Ama bazen düşünüyorum da bu kişiler çektikleri bu fotoğraflarda ne gördüklerini tam anlamıyla kavrayamıyorlar. Bu videoyu (amatör astronomiyi ve astrofiziği birleştiren serinin ilk videosu) hazırlamamın sebebi de tam olarak bu. Hem onlara hem de halka bu renklerin arkasında nasıl fiziksel manaların bulunduğunu göstermek.

Ángel ayrıca büyük çaplı spektroskopik galaksi araştırmalarının ve gelecek optik ve radyo galaksi araştırmalarının aktif bir üyesi. Kendisi İspanya ve Avustralya’nın yazılı, televizyon medyasında yeri olan ve sosyal medyada (Twitter’da en çok takip edilen 100 astrofizikçi içinde) iyi bilinen biri. Kendisinin astronomik hızlandırılmış çekimleri YouTube’da çeyrek milyon görüntülenmelere ulaştı ve dünya çapında ABC, BBC, TVE (İspanya), Amerikan Televizyon kanalları ve bilim müzelerinde kullanıldı.

Ángel ayrıca kozmosun güzelliklerini yakalamaya çalışan, kendi ekipmanlarını kullanan hevesli bir amatör astronom. Şöyle diyor:

Kartal Nebulasının merkezi fotoğrafı, büyük ihtimalle Hubble Uzay Teleskopu’nun gördüğüm ilk fotoğrafıydı. O dönem İspanya Üniversitesinde Fizik lisansıma başlıyordum ve bu fotoğraf beni o kadar etkilemişti ki onu bastırıp yatak odamın duvarına asmıştım.