gokyuzu.org

Gökadaların Morfolojisi

Genel olarak bir objenin dış görünüşü şeklinde tanımlanan morfoloji terimi, gökadaların şekillerine göre sınıflandırılmasında da kullanılmaktadır. Baktıkça içimizi bir hoş eden birbirinden renkli ve çeşitli gökada şekilleri aslında bizlere görsel şölenden çok daha fazlasını sunuyor. Zira bir gökadanın kendine has morfolojisi zaman içinde kendine has yaşam hikayesi sonucu oluşuyor. Örneğin bir gökadanın ilkin nasıl doğduğu, komşularıyla ve çevresiyle nasıl etkileşime girdiği, karanlık madde içeriği, aktif galaktik çekirdek* yapısı ve barındırdığı türlü yıldız oluşumları morfolojisini yapılandıran en belirgin özellikleri oluyor.

Astronomlar inceledikleri gökadanın morfolojik sınıflandırılmasını aşağıda verilen kurallar dahilinde yapıyor:

1- Homojen veri kullanılması; örneğe ait tüm resimlerin aynı dalga boyunda ve derinlikte olması,

  2- Sınıflandırma için incelenecek kriterin belirlenmesi; örneğe göre sarmallık miktarı, gökada merkezindeki yoğunluk vb.,

3- Kriterin fiziksel olarak önemli özellikleri temsil edebilmesi

4- Kriterin sınıflandırma sonucunun özgün ve belirsizlikten uzak olması amacına hizmet etmesi.

Hubble Düzeni

Çeşitli morfolojik sınıflandırma ekolleri olmakla birlikte en çok kullanılan ve en meşhur olanı Edwin Hubble’ın 1926’da ortaya attığı (Gérard de Vaucouleurs ile Allan Sandage ilerki yıllarda geliştirmiştir) Hubble Düzeni olarak bilinmektedir. Biçimi dolayısyla çatal (tuning fork) olarak da anılır. Bu sınıflandırmada gökadalar dış görünüşlerine göre Eliptik, Sarmal, Merceksi ve Düzensiz olmak üzere 4 ana gruba ayrılır.

Hubble Morfolojik Gökada Sınıflandırma Düzeni

Eliptik Gökadalar genellikle yaşlı yıldızlardan oluşan, düzenli bir ışık dağılımı gösteren ve farklı dalga boylarında bile hemen hemen aynı görüntüyü veren oval biçimli gökadalardır. Bu sınıflandırma düzeninde en solda E0-E7 arası değerlerle gösterilirler. E harfi şekli, yanına ekli sayı ise eliptiklik derecesini belirtir. 0 dairesel iken 7 oldukça basıktır.

Sarmal Gökadalar düz bir diskle birlikte bolca yıldız oluşumunun gözlendiği sarmal kollara ve galaktik şişkinliğe** sahip olmalarıyla bilinirler. Sınıflandırmada alt ve üst takıma ayrılırlar. Üst takım sarmal gökadaları gösterir. Çubuklu sarmal gökadalar ise alt takımda yer almaktadır. Sarmal gökadaların neredeyse yarısı galaktik şişkinliği kesen çubuksu yapılara sahiptir.  harfi sarmal anlamına gelir, sonraki harf ise sarmalların dağılımlarındaki değişimi simgeler. harfi ise merkezden çubuk geçtiğini gösterir. Samanyolu Gökadası’nın SABbc türünde olduğu düşünülmektedir.

Merceksi Gökadalar Hubble çatalının tam ortasında, eliptik gökadaların bitip, sarmal gökadaların 2 dala ayrıldığı geçiş noktasında bulunmaktadır. Sınıflandırmada S0 ile gösterilirler. 0 sarmal kolların yer almadığını belirtmektedir. Merceksi gökada merkezinde galaktik şişkinliğe ve boydan boya disk benzeri bir yapıya sahiptir. Barındırdıkları disksi yapı sarmal şeklinde değildir ve çoğunlukla yeni yıldız oluşumu gözlenmemektedir. Şekil olarak eliptik biçimli gökadaları andırmaktadırlar.

Düzensiz Gökadalar belirli bir şekle sahip olmayan ve yukarıda verilen 3 sınıflandırmaya da uymayan gökadalardır. Gökadaların birleşme gibi etkileşimlere girerek bu tip  şekiller aldıkları düşünülmektedir. Irr ile gösterilirler.

Düzensiz NGC 1313 Gökadası

Hubble sınıflandırmasına yapılan en önemli eleştirilerden biri: sınıflandırmanın sübjektif kabul edilmesi ve her gözlemcinin değerlendirmesine göre sonucun değişebilmesidir.

Bir diğer eleştiri ise sınıflandırmanın 2 boyutlu görüntülemeler üzerinden yapılması ve görüntünün alındığı açının sonuçlarda değişiklik oluşturabilmesi olmuştur. Ayrıca görsel sınıflandırmalar parlaklığı az ya da uzak gökadalar için güvenirliği azaltmakta ve farklı dalga boylarında farklı sonuçlar vermektedir. Tüm bu eleştirilere rağmen Hubble Düzeni gökadaların morfolojisinde hala en çok kullanılan ekol olma özelliğini korumakta, sınıflandırma sonuçları çoğunlukla gökadaların diğer fiziksel özellikleri ile tutarlılık göstermektedir.

De Vaucouleurs Sistemi

Kısaca Hubble Düzeni’nin 3 boyutlu versiyonu olarak tanımlanabilmektedir. Hubble Düzeni’ni geliştirerek sarmal gökadalar için yeni morfolojik karakterler tanımlamıştır. Bunlar:

Çubuk; SA (çubuksuz gökadalar), SB (çubuklu gökadalar), SAB (zayıf çubuklu gökadalar)

Halkalar; r (halkalı) ve (halkasız) (Gökada içi ve dışı halkalar ile nükleer halkalar) 

Lensler; l (iç) ve (dış) lensler

Spiral Kollar; Hubble Düzeni’ndeki sarmal kolların sıkılığı ölçütü yanında kollardaki yıldız ve nebula yoğunluğu ile galaktik şişkinliği de göz önünde bulundurur.

Bunların dışında tarih boyu bir çok yeni morfolojik karakter tanımlanmıştır. Örneğin 1998’de van Den Bergh yıldız parlaklığına benzer bir sistem olan gökada parlaklığını morfolojik bir karakter olarak sunmuştur. Yıldızlar arası toz bulutu kümeleri, galaktik şişkinlik yapısı, yıldız oluşum tipleri ve gökada yıldız tayfları gökada morfolojisinde kabul edilen diğer karakterler olmuştur.

Günümüzde geleneksel optik gözlemler ile birlikte yapılan kızılötesi ve kırmızıya kayma gözlemleri ile, bilgisayar teknolojileri yeni bir çok morfolojik karaktere ve sınıflandırmaya gebeyken, Galaxy Zoo gibi halkın katılımına açık yüz binlerce veri içeren projelerin ise gökadaların sınıflandırılmasını ve morfolojilerinin anlaşılmasını kolaylaştırıp hızlandıracağı ümit edilmektedir.

Kaynaklar

http://astronomy.swin.edu.au/cosmos/G/Galaxy+Morphology

https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Sept11/Buta/frames.html

https://www.astro.umd.edu/~richard/ASTRO620/galdyn2.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_morphological_classification

https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble_sequence

https://www.wikiwand.com/tr/Biçimsel_galaksi_sınıflaması

https://mimirbook.com/tr/5f74102a324

https://www.zooniverse.org/projects/zookeeper/galaxy-zoo

evrenbilim.com/galaksi-turleri/

*Aktif Galaktik Çekirdek: Aşırı parlaklığın üretilmediğini gösteren karakteristiklere sahip, elektromanyetik spektrumun en azından bazı kısımlarında normal parlaklıktan çok daha yüksek olan bir gökadaların merkezinde bulunan kompakt bölgedir.

** Galaktik Şişkinlik: Daha büyük bir oluşum içindeki sıkışık yıldızların oluşturduğu bölgeye verilen isimdir. Bu terim çoğunlukla sarmal gökadaların merkezinde bulunan yıldız gruplarını belirtir.

Yazan: Damla Kütükalan

Kara Delikler Evrenimizi Nasıl Şekillendirir?

Astrofizikçiler, gök adaların oluşumları ve evrimleri hakkında yeni bilgilere ulaştı.

 Astrofizikçiler; kara deliklerin, karanlık maddenin dağılımını nasıl etkilediğini, ağır metallerin nasıl oluştuğunu ve evrende dağıldığını, ve manyetik alanların nerede başladığını hesapladılar. Bunu mümkün kılmak için geliştirilen yeni evren simülasyonu, şu ana kadar yapılmış en geniş kapsamlı simülasyon olma özelliğini taşıyor.

Çökmüş karanlık madde yapılarının (turuncu ve beyaz renklerde) etrafındaki kozmik gazların (mavi renkte) içindeki şok dalgalarının yoğunluğunun gösterimi.

 Ses patlamasına benzer bir şekilde, şok dalgalarının içindeki gazlar, kozmik ipliklere ve gök adalara çarparken, oluşan sarsıntıyla ivmelenirler. Her gök adanın merkezinde bir süper kütleli kara delik bulunur. Yeni bir bilgisayar modeli ise, bu kütleçekim canavarlarının, evrenimizi ne denli büyük bir ölçüde etkilediğini gösteriyor. Araştırma ekibinde ise, Heidelberg Enstitüsü (Heidelberg Institute for Theoretical Studies / HITS), Max-Planck Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü (Max-Planck-Institutes for Astronomy and for Astrophysics / MPIA, Heidelberg / MPA, Garching), Birleşik Devletler’in Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (Massachusetts Institute of Technology / MIT), Harvard Üniversitesi (Harvard University) ve New York’taki Bilgisayımsal Astrofizik Merkezi’nden gelen bilim insanlarından oluşuyor. Yürüttükleri simülasyon “Illustris — The Next Generation” (IllustrisTNG), şu ana kadar yapılmış en geniş kapsamlı simülasyon olma özelliğini taşıyor. Basit fizik yasalarına dayanan bu simülasyoni evrenimizin Büyük Patlama’dan beri nasıl evrimleştiğini gösteriyor. Ondan önceki Illustris projesine ek olarak IllustrisTNG, bu evrimleşmede önemli rol oynayan fiziksel süreçleri içinde barındırıyor. IllustrisTNG’nin ilk bulguları “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” dergisinde 3 makale olarak paylaşıldı. Bu bulgular, kozmolojinin temel sorularını cevaplanmasında yardımcı olabilir.

Bilgisayardan Gerçekçi Bir Evren

 IllustrisTNG’nin tahminince, kozmik gaz ağlarının ve karanlık maddenin birleşme noktalarındaki gök adaların boyutu ve şekli, gerçek gök adalarınkiyle benzer. Tarihte ilk defa, hidrodinamiksel simülasyonlar uzaydaki gök adaların ayrıntılı kümelenme modellerini hesaplayabilir. En yeni araştırmalarla birlikte, gözlemsel verilerin karşılaştırılmasıyla, IllustrisTNG’nin yüksek derecedeki gerçekçiliği ortaya çıkıyor. Bununla beraber, simülasyonlar, özellikle karanlık madde kozmosunun ‘omurgası’ konusunda, kozmik ağların zamanla nasıl değiştiğini de tahmin ediyor. Heidelberg Üniversitesi’nden Prof. Volker Springel şöyle diyor:

 “Büyük ölçekte süper kütleli kara deliklerin maddenin dağılımındaki etkisinin bu denli kesinlikle tahmin edilmesi çok heyecan verici. Bu, ileride kozmolojik hesaplamaların doğruluğu için çok önemli.”

Gök adaların yaşamları boyunca yaşanan en önemli değişim

 Bir başka araştırmada Dr. Dylan Nelson (MPA), kara deliklerin gök adalara olan önemli etkileri ortaya koydu. İçinde bulunan genç yıldızların yaydığı ışıkla mavi renkte parıldayan gök adalarda meydana gelen ani bir değişim yıldız oluşumunu sonlandırır, bundan dolayı da gök adanın içi yaşlı, kırmızı yıldızlarla kaplanır, ve “kırmızı ve ölü” gök adalarla dolu bir mezarlığa katılır. Dr. Nelson, bu olayı şöyle açıklıyor:

 “Geniş eliptik gök adalardaki yıldız oluşumlarını durdurabilecek tek fiziksel varlık, merkezlerindeki süperkütleli kara deliklerdir. Bu kütleçekim tuzaklarının yarattığı boşalmaların hızı, ışık hızının yüzde onuna ulaşır; görece küçük kara delikten milyarlarca kat büyük yıldız sistemlerini etkileyebilir.”

Yıldızların parladığı yer: Gök adaların yapıları hakkında yeni bulgular

 IllustrisTNG, araştırmacıların gök adaların oluşumundaki düzeni daha iyi anlamasını sağlıyor. Kuramcılara göre, ilk önce oluşan küçük gök adalar, kütleçekim etkisiyle birleşerek daha büyük nesnelere dönüşüyor. Gök adaların çarpışması, bazı gök adaları parçalıyor ve içindeki yıldızları, merkezi yeni oluşmuş büyük gök adalar olmak üzere, geniş yörüngelere oturtuyor. Tahmin edilen bu solgun yıldız çemberleri düşük yüzey parlaklığından dolayı gözlemlenmeleri çok güç, fakat IllustrisTNG astronomların hangi verilere bakmaları gerektiğini tamamen gösterdi. IllustrisTNG hakkındaki çalışmaları yürüten Dr. Annalisa Pillepich (MPIA) bunu şu şekilde açıklıyor:

 “Artık tahminlerimiz düzenli bir biçimde gözlemciler tarafından denetleniyor. Bu da onu gök adalarınn oluşma düzeni hakkındaki kuramsal modelin önemli bir denetleyci haline getiriyor.

Özel kodlu astrofizik ve süper bilgisayar

 Araştırmacılar proje için AREPO adlı yüksek ölçüde paralel hareketli ağ kodunun daha güçlü bir versiyonunu geliştirdi ve bunu Almanya’nın Stuttgart şehrindeki Yüksek Performansla Hesaplama Merkezi’nde bulunan en hızlı  19. anaçatı bilgisayarlar olan Hanzel Hen makinesinde kullandılar. IllustrisTNG, kozmik yapıların oluşumunu incelemek için oluşturulan şu ana kadarki en büyük hidrodinamik simülasyon. İki ana simülasyonlardan birini başlatmak için, 2 ay içerisinde 24 binden fazla işlemci kuruldu; bu sayede evreni temsil eden, bir milyar ışık yılı genişliğinde bir bölgede milyonlarca gökada oluştu. Volker Springel bu durum hakkında şunu söylüyor:

“German Gauss Centre for Supercomputing’den elde ettiğimiz fazladan hesaplama zamanı sayesinde bu alandaki teknoloji harikası ürün artık bizim eliimizde. Yaptığımız bu simülasyon sayesinde elimizde 500 terabitten fazla yeni veri var. Bu kadar fazla verinin hepsini incelememiz bizi uzun süre meşgul etmesiyle beraber, farklı astrofiziksel olaylara değişik bakış açılarıyla bakmamıza vesile olacak.”

Bu haber Science Daily adlı sitedeki haberden çevrilmiştir.

Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180201085822.htm

Çeviri: Tolga Can Menekşe