Evrenin Uzaklık Ölçeği

Evren genişlediği için, çok uzak bir gökadanın uzaklığı ile ilgili bir soruyu cevaplamak zordur. Cevap tamamen baktığınız yere bağlı.

Bu konu, genişleyen bir evrende uzaklığı tanımlamakla ilgili bir problemdir : İki gökada, evren yalnızca 1 milyar yaşındayken birbirine yakındır. İlk gökada bir ışık salar. İkinci gökada, evren 14 milyar yaşına gelene kadar bu ışığı almaz. Bu zaman içerisinde iki gökada birbirlerinden yaklaşık 26 milyar ışıkyılı ayrılmış olurlar; ışık ışını 13 milyar yıldır ilerliyor olur; ve ikinci gökadadaki kişilerin aldıkları görüntü, birinci gökadanın yalnızca 1 milyar yaşındaki ve yalnızca 2 milyar ışıkyılı uzaklıktaki halidir.

Evrenbilimde çok rastlanan dört farklı uzaklık ölçeği mevcuttur.

1) Parlaklık Uzaklığı - D_L

Genişleyen bir evrende, uzak gökadalar normalde tahmin edeceğinizden çok daha sönüktürler, çünkü ışıközleri (fotonlar) uzar ve geniş bir alana yayılır. Çok uzak gökadaları görmek için devasa teleskoplara ihtiyaç duyulmasının sebebi budur. Hubble Uzay Teleskobu ile görülebilen en uzak gökadalar o kadar sönüktür ki, çok daha yakın oldukları halde sanki 350 milyar ışıkyılı uzaklıktaymış gibi görünmektedirler.
Parlaklık uzaklığı gerçekçi bir uzaklık ölçeği değildir, ancak çok uzak gökadaların bize ne kadar sönük gözüktüklerini belirlemek açısından faydalıdır.

2) Açısal Çap Uzaklığı - D_A

Genişleyen bir evrende, görünür evrenin kenarındaki gökadaları, neredeyse 14 milyar yıl önceki çok genç hallerinde görürüz, çünkü ışığın bize ulaşması yaklaşık 14 milyar yıl sürmüştür. Bununla birlikte, gökadalar o tarihte yalnızca çok genç değil, aynı zamanda çok daha da yakındırlar.
Hubble Uzay Teleskobu ile görülebilen en sönük gökadalar, ışıklarını saldıklarında bizden yalnızca birkaç milyar ışıkyılı uzaklıktaydılar. Bunun anlamı, çok uzak gökadaların bize normalde beklenenden çok daha büyük gözüktükleri, (çok çok soluk da olsalar - Bkz. Parlaklık Uzaklığı) sanki bizden sadece 2-3 milyar ışıkyılı uzaklıktaymışlar gibi görünmeleridir.
Açısal çap uzaklığı, şimdi gördüğümüz ışığı saldığında, gökadanın bize ne kadar yakın olduğunu gösteren iyi bir işarettir (özellikle bizimki gibi düz bir evrende).

3) "Comoving" Uzaklığı - D_C

"Comoving" uzaklığı, evrenle birlikte genişleyen bir uzaklık ölçeğidir. Bizim uzak evren görüntümüz onun çok daha genç ve daha küçük olduğu zamana ait olsa da, bu ölçek gökadaların şu anda nerede olduğunu bize söyler. Hubble Uzay Teleskobu ile görülebilen en uzak gökada şu anda bizden 32 milyar ışıkyılı uzaklıkta olsa bile, bu ölçekte görünür evrenin en kenarı bizden 47 milyar ışıkyılı uzaklıktadır.
"Comoving" uzaklığı, açısal çap uzaklığının tam tersidir. Şimdi gördüğümüz ışığı ilk saldıklarında nerede olduklarından ziyade, gökadaların şu anda nerede olduklarını bize gösterir

4) Işığın Yolculuk Süresi Uzaklığı - D_T

Işığın yolculuk süresi uzaklığı, ışığın uzak gökadalardan bize ulaşması için geçen süreyi temsil eder. Evrenin yarıçapı 14 milyar ışıkyılıdır denildiğinde, söylenmek istenen budur. Bu cümle, evrenin yaklaşık 14 milyar yaşında olduğu ve daha uzak kaynaklara ait ışığın henüz bize ulaşacak zamanı bulamadığını belirten basit bir ifadedir.
Işığın yolculuk süresi uzaklığı, uzaklık ölçüsü olduğu kadar zamanın da ölçüsüdür. Faydalı olmasının en önemli sebebi, gördüğümüz gökada görüntüsünün ne kadar yaşlı olduğunu söylemesidir.

Kısa uzaklıklar için (2 milyar ışıkyılının altı) dört uzaklık ölçeği de bir noktada birleşir ve aynı sonuca ulaşır. Bu yüzden de çevremizdeki yerel evrende gökada uzaklıklarını belirlemek çok daha kolaydır.

Aşağıda - Dört uzaklık ölçeğinin kırmızıya kaymaya karşı grafiği. Kırmızıya kayma, evrenin genişlemesi sebebiyle esneyen ışığın ölçüsüdür; daha büyük kırmızıya kayması olan bir gökada, daha küçük kırmızıya kayması olan gökadaya oranla bizden daha uzaktadır. Hubble Uzay Teleskobu ile görülebilen en uzak gökadaların kırmızıya kayma oranı 10 iken, evrendeki ilk gökadaların kırmızıya kayma oranları muhtemelen 15'tir. Görünür evrenin sınırında kırmızıya kayma oranı sonsuzdur. Taşınabilir tipik bir teleskop, tam tersine kırmızıya kayma oranı 0,1'in ötesini (yaklaşık 1,3 milyar ışıkyılı) çok fazla göremez.

Parlaklık uzaklığı (DL), uzak gökadaları görmenin neden o kadar zor olduğunu bize gösterir. Kırmızıya kayma oranı 15 olan genç ve uzak bir gökada bizden yaklaşık 560 milyar ışıkyılı uzaklıkta gözükecekken, açısal çap uzaklığı (DA) şimdi gördüğümüz ışığını ilk saldığında bu gökadanın aslında bizden 2,2 milyar ışıkyılı uzaklıkta olduğunu gösterir. Işığın yolculuk süresi uzaklığı (DT), bize bu gökadadan gelen ışığın salınmasıyla bugün arasında 13,6 milyar yıl yol aldığını söyler. "Comoving" uzaklığı (DC) ise aynı gökadanın, eğer görebilseydik, bizden 35 milyar ışıkyılı uzaklıkta olacağını söyler.