Kategoriler
Bilim & İnsan

Işık yılı | Uzunluğu, özellikleri ve tarihi

Işık yılı, uzayı anlamaya çalışan herkes için vazgeçilmez bir ölçü birimi. Gökbilimciler için "ışık yılı" günlük hayatın alışılmış bir terimi. Ancak bilimsel olmayanlar için kafa karıştırıcı bir kavram gibi görünebilir. Kulağa zaman birimi gibi gelse de aslında bir uzaklık birimi. Işık yılı astronomide boşlukta hareket eden ışığın bir yılda kat ettiği mesafeyi gösterir. Bu da saniyede 299.792.458 metredir. Bir ışık yılı 9,46073×1012 km'ye veya 63.241 astronomik birime eşit. Kabaca 3,26 ışık yılı (~31 trilyon kilometre) bir parsek yapıyor.

Işık yılının uzunluğu

Bir ışık yılı, bir ışık huzmesinin bir yılda boşlukta kat ettiği mesafedir. "Boşluk" demek önemli çünkü ışık herhangi bir tür maddeden geçerken yavaşlıyor. Tıpkı ışığın suda yüzde 25 daha yavaş hareket etmesi gibi. Evrenin çoğu neredeyse tam boşluktur. Bu nedenle gökbilimciler ışığın uzayda daima en yüksek hızda hareket ettiğini varsayar.

Işık saniyede 299.792.458 metre hareket ettiğinden bu sayıyı bir yıldaki saniyeyle (31.557.600) çarparsanız cevap ortaya çıkıyor: Bir ışık yılı 9.460.730.473.000 kilometre uzunluktadır. Bu uzaklığı kısaca 9,5 trilyon kilometre olarak ifade edebilirsiniz.

Metre ve kilometre gibi alışılmış birimler evrenin enginliğini açıklamakta saçma derecede küçük kalırlar. Güneş'ten sonra Dünya'ya en yakın yıldız olan Proxima Centauri örneğini ele alalım. Yaklaşık 40.200.000.000.000 km uzakta olduğunu söyleyebiliriz ya da nefesimizi bu kadar harcamayıp daha derli toplu şekilde 4,24 ışık yılı ifadesini kullanabiliriz. Saniyede 300.000.000 milyon metre hızla oraya ulaşmamız 4,24 yıl sürerdi.

Işık yılı
Uzaydaki nesnelerin ışık yılı olarak uzaklıkları. (Spaceplace.nasa.gov).

Geceleri görülen yıldızların çoğu Dünya'dan birkaç yüz ışık yılı uzaklıktadır ve içinde yaşadığımız Samanyolu Galaksisi yaklaşık 100.000 ışık yılı genişliğinde güzelce yayılmıştır. Komşumuz Andromeda Galaksisi bizden 2,54 milyon ışık yılı uzaklıkta. Hala büyük bir sayı ama "24 kentilyon 740 katrilyon km" demekten daha makuldur.

Işık yılının zaman olarak karşılığı

Evet, ışık yılı tıpkı metre ve santimetre gibi bir uzaklık birimi. Ancak ışık yılının tüm hikayesi burada bitmiyor. Işık sınırlı bir hızda hareket ettiğinden uzayda gördüğümüz her şey geçmişe aittir: Dünya'dan bir nesneye baktığınızda ışığının bize doğru gelmeye başladığı andaki görüntüsünü görürsünüz.

Bir odanın karşı tarafına bakarken bu gecikme saniyenin milyarda birini geçmez. Bu nedenle farkı kesinlikle algılayamazsınız. Ay'a bakarsanız yaklaşık bir buçuk saniye önceki halini görürsünüz. Gün batımında Güneş'i seyrederken geçmişte 8,3 dakika geriye bakıyor olursunuz.

Bu etki yıldızlarda çok daha belirgin. Zira bizden ışık yılı uzaktalar. Bu yüzden onlara baktığınızda yıllarca geçmişe bakarsınız.

Gökyüzündeki en parlak yıldız olan olan Sirius, Dünya'dan 8,6 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor. Bu da şimdi gördüğünüz ışığın onu 8,6 yıl önce terk ettiği anlamına gelir. Başka bir deyişle, Sirius'ı her zaman 8,6 yıl önceki haliyle görüyoruz. Kuğu Takımyıldızı'nın önde gelen yaz yıldızlarından Deneb bizden yaklaşık 2.500 ışık yılı uzaklıkta. Yani şimdi bize ulaşan parıltısı Aristo hayattayken yola çıktı.

ışık yılı ve andromeda galaksisi
NASA'nın GALEX gözlemevi tarafından görüldüğü şekliyle Andromeda Galaksisi. (NASA/JPL-Caltech)

Ve belirtelim, diğer galaksiler daha da uzaktalar. Andromeda'yı 2,5 milyon yıl önceki haliyle görüyoruz. Hubble gibi güçlü teleskoplar, ışığı milyarlarca yıl önce bize ulaşmak üzere yola çıkmış galaksileri dahi tespit edebiliyor. Bu yüzden bazı Hubble görüntülerinde galaksilerin milyarlarca yıl önceki halini görüyoruz. Hatta bazıları Dünya'dan önce oluşmuş olanlara bakıyoruz. Tıpkı bizden yaklaşık 9 milyar yıl önce oluşmuş GN-z11'in ışığını almamız gibi.

Kısacası, her ne kadar bir ışık yılı yalnızca mesafeyi tanımlasa da bu uçsuz evrende ışığın kendisi de bir tür zaman makinesidir ve evreni biz var olmadan çok daha önceki haliyle gözlemlememize izin verir.

Işık hızının keşfedilmesi

Işık hızının varlığına dair ilk önemli ipucu 17. yüzyılda Danimarkalı bir gökbilimci Ole Rømer'den geldi. 1660'larda Jüpiter'in uydularından biri olan Io'yu incelerken tuhaf bir şey fark etti: Jüpiter ve Dünya birbirinden en uzak konumdayken Io, astronomların tahmin ettiğinden birkaç dakika sonra Jüpiter'in gölgesine giriyordu. İki gezegen birbirine en yakın olduğunda aynı olay birkaç dakika daha erken gerçekleşiyordu.

Rømer, gecikmenin Io ile hiçbir ilgisi olmadığını fark etti. Daha ziyade, Dünya ve Jüpiter Güneş'in zıt tarafındayken, ışığın kat etmesi gereken fazladan mesafenin neden olduğu bir gecikmeydi. Yaptığı hesaplamalar ışığın saniyede 210.000 km hızla gittiğini gösterdi. Işık hızına dair bu ilk hesaplamayı teleskopun icadından sadece 60 yıl sonra yapmış olduğunu düşünürsek oldukça etkileyicidir.

Işık yılı terimini kim buldu?

milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki gn-z11 galaksisi
Bu fotoğraf yüzlerce çok eski ve uzak galaksiyi gösteriyor. Şimdiye kadar bulunan en uzak galaksi GN-z11 odak noktasına alınmış. (NASA, ESA)

Tam tarihi ve ismi bulan kişi bilinmemekle birlikte ışık yılı teriminin 17. yüzyılın sonuna gelindiğinde çoktan geliştirilmiş olduğunu biliniyor. Işık hızının Rømer tarafından açıklanmasıyla birlikte ışık bir mesafe ölçümü olarak kullanılmaya başlandı.

İnsanlar fikri o kadar çabuk benimsedi ki ışık yılı teriminin kesin olarak kime ait olduğunu söylemek zordur. Ancak bu konudaki en eski kaynak 1694'te "Işığın, yıldızlardan bize ulaşması, Batı-Hindistan Yolculuğu yaparken geçen zamandan daha uzun sürer" diyen İngiliz bilim adamı Francis Roberts'a işaret ediyor.

Bilim adamları o zamanlar yıldızların uzaklığına dair kabaca bir fikre sahip olduğundan ışık yılının gerçek boyutunu anlamak zordu. Bu atılım 1838'de, Alman gökbilimci Friedrich Bessel 61 Cygni yıldızına olan tam mesafeyi ölçtüğünde geldi. Bessel, elde ettiği büyük sayıyı açıklarken, "ışığın bu mesafeyi kat etmesi 10,3 yıl aldı" yazdı. Işık yılı kavramının kesin olarak doğduğu yaklaşık tarih bu olabilir.

Birkaç on yıl içinde, ışık yılı terimi bilim yazılarında olağan hale geldi. Ancak doğrudan ölçülemediği için ışık yılını yeterince bilimsel bulmayan ve bu yüzden uzun süredir kullanmakta direnen şaşırtıcı profesyoneller vardır.

Uzaydaki ışık yılı uzaklıkları nasıl ölçülüyor?

Bessel, 61 Cygni'nin paralaksını gözlemleyerek Dünya'ya olan mesafesini hesapladı. Bu paralaks, Dünya'nın Güneş etrafındaki hareketinin neden olduğu gökyüzündeki ileri geri harekettir. Paralaks, gökbilimcilerin hala uzaydaki mesafeleri ölçmek için kullandığı en güçlü araçlardan biri. Avrupa Uzay Ajansı, galaksimizdeki bir milyardan fazla yıldıza olan mesafeleri ölçmek için paralaks yöntemini kullanan Gaia uzay teleskobunu 650 milyon Euro harcayarak geliştirmiştir.

Paralaksların Gaia'nın algılayamayacağı kadar küçük olduğu Samanyolu'nun ötesinde ise gökbilimciler mesafeleri belirli türden değişen yıldızları veya parlak süpernova patlamalarını gözlemleyerek hesaplıyor. Ancak bu yaklaşımlar dahi referans noktası olarak hala paralaks ölçümlerine dayanır.

Işık yılına alternatifler

Paralaks, gökbilim çalışmalarında o kadar derin kök salmıştır ki gökbilimciler ikinci bir uzaklık birimi olarak parsek ("paralaks yay-saniye", küçük bir açı) kullanır. Bir parsek 3,26 ışık yılına denk. Parsek demek bilimsel olarak daha uygun olmasına karşın araştırmacılar sık sık paralaks ile parseki birbirinin yerine kullanıyor. Bunun yazım stili dışında bariz bir nedeni yok.

Gökbilimciler ayrıca parseki ışık yılına alternatif olarak da kullanır. Dünya'nın Güneş etrafında yarım dönüş yaptıktan sonra bir yıldızın gökyüzündeki konumunun 1 ark saniyede (bir derecenin 1/3.600'ü) değiştiği mesafedir. Bir ark saniye, 3,26 ışık yılına eşit.

Dereceler gibi, ışık yılı da ışık saati, ışık dakikası veya ışık saniyesi gibi birimlere bölünebilir. Işık hızının üst limiti nedeniyle, Mars'taki Curiosity aracına sinyal göndermek 20 ışık dakikadan fazla sürmektedir.

Ne var ki, İngilizce parsec'teki "sec" saniyenin kısaltması olarak algılandığından terimin sık sık zamanın bir ifadesi olduğu düşünülüyor ve bu da kafa karışıklığına yol açıyor. 1977 yapımı "Star Wars: Yeni Bir Umut" filminde Han Solo, "Kessel Run'ı 12 parsekten daha kısa sürede aştım" demiştir. Star Wars hayranları, bu gülünç hataya temel bulmaya çalışırken kendilerini epey zorladılar. Işık yılına bağlı kalmak daha iyi. Tüm astronomide ihtiyacınız olan şey budur ve zamanda yolculuk yapmanıza dahi olanak tanır.

Yazar Berkay Alpkunt

Coğrafya ve astronomi üzerine geniş kapsamlı içerikler hazırlıyor. Diğer ilgi alanları canlı hayatı, bilim tarihi ve ülkeler olarak sıralanır. Aynı zamanda bağımsız video oyunlarına ilgilidir.