(Tam bilgi grafiğini görmek için resme tıklayın.) Evren genişliyor ve bu genişleme, kozmolojik kırmızıya kayma olarak bilinen bir fenomende uzayda seyahat eden ışığı uzatıyor. Kırmızıya kayma ne kadar büyük olursa, ışığın kat ettiği mesafe o kadar büyük olur. Sonuç olarak, ilk, en uzak galaksilerden gelen ışığı görmek için kızılötesi dedektörlü teleskoplara ihtiyaç vardır. Kredi: NASA, ESA ve L. Hustak (STSci)
‘Kırmızıya kayma’ gökbilimciler için anahtar bir kavramdır. Terim tam anlamıyla anlaşılabilir – ışığın dalga boyu uzar, bu nedenle ışık, spektrumun kırmızı kısmına doğru “kaymış” olarak görülür.
Bir ses kaynağı bir gözlemciye göre hareket ettiğinde ses dalgalarına benzer bir şey olur. Bu etkiye, ses kaynağı ve gözlemci birbirine göre hareket ettiğinde ses dalgalarının frekansının değiştiğini keşfeden Avusturyalı matematikçi Christian Andreas Doppler’den sonra ‘Doppler etkisi’ denir.
İkisi yaklaşıyorsa, gözlemci tarafından duyulan frekans daha yüksektir; birbirlerinden uzaklaşırlarsa duyulan frekans daha düşüktür.
Doppler etkisinin birçok günlük örneği vardır – polis ve ambulans sirenlerinin değişen perdesi veya geçerken düdükleri ve yarış arabası motorları. Her durumda, kaynak yaklaşırken ve ardından bir gözlemciyi geçerken perdede duyulabilir bir değişiklik olur.
Güneş’in görünür tayfındaki (solda) soğurma çizgileriyle karşılaştırıldığında, uzak gökadalardan oluşan bir üstkümenin görünür tayfındaki soğurma çizgileri (sağda). Oklar kırmızıya kaymayı gösterir. Dalga boyu kırmızıya ve ötesine doğru artar (frekans azalır). Kredi bilgileri: Georg Wiora (Dr. Schorsch) CC BY-SA 3.0
Yaklaşan bir polis sireninin artan perdesini ve siren geçip uzaklaştıkça perdedeki keskin düşüşü herkes duymuştur. Bu etki, ses dalgalarının dinleyicinin kulağına kaynak yaklaştıkça birbirine daha yakın, uzaklaştıkça ise uzaklaşması nedeniyle ortaya çıkar.
Işık bir dalga gibi davranır, bu nedenle kaynak bize göre hareket ediyorsa, parlak bir nesneden gelen ışık Doppler benzeri bir kaymaya uğrar. Edwin Hubble’ın Evrenin genişlediğini keşfettiği 1929’dan beri, diğer galaksilerin çoğunun bizden uzaklaştığını biliyoruz. Bu galaksilerden gelen ışık, daha uzun (ve bu daha kırmızı anlamına gelir) dalga boylarına kaydırılır – başka bir deyişle, ‘kırmızıya kaydırılır’.
Işık, günlük olaylara göre çok büyük bir hızla hareket ettiğinden (sesten bir milyon kat daha hızlı), bu kırmızıya kaymayı günlük hayatımızda yaşamayız.
Uzak bir galaksinin veya kuasarın kırmızıya kayması, tayfı bir referans laboratuvar tayfı ile karşılaştırılarak kolaylıkla ölçülebilir. Atomik emisyon ve absorpsiyon çizgileri, iyi bilinen dalga boylarında meydana gelir. Gökbilimciler, bu çizgilerin astronomik spektrumdaki yerlerini ölçerek, uzaklaşan kaynakların kırmızıya kaymasını belirleyebilirler.
Bununla birlikte, kesin olmak gerekirse, uzaktaki nesnelerde gözlenen kırmızıya kaymalar tam olarak Doppler fenomeninden kaynaklanmaz, daha çok Evrenin genişlemesinin bir sonucudur.
Doppler kaymaları, kaynağın ve gözlemcinin uzaydaki göreli hareketinden kaynaklanırken, astronomik kırmızıya kaymalar, uzayın kendisinin genişlemesi nedeniyle ‘genişleme kırmızıya kaymalarıdır’.
İki nesne aslında uzayda sabit olabilir ve aradaki uzayın kendisi genişliyorsa yine de kırmızıya kayma yaşayabilir.
Evrenin genişlemesi için uygun bir benzetme, bir somun pişmemiş kuru üzümlü ekmektir. Kuru üzümler fırına verilmeden önce hamur içinde birbirine göre dinlendirilir. Ekmek yükseldikçe genişler ve kuru üzümler arasındaki boşluk artar.
Kuru üzümler görebilseydi, kendileri somunun içinde hareketsiz oldukları halde diğer tüm kuru üzümlerin onlardan uzaklaştığını görürlerdi. Sadece hamur – onların “Evrenleri” – genişliyor.