Gece gökyüzü neden karanlık?

Gece gökyüzünün karanlık olmasının başlıca nedeni, evrenin sonsuz yaşta olmaması ve ışığın sonlu bir hızla yol almasıdır: Çok uzaktaki yıldızların ışığı bize henüz ulaşmamıştır. Buna, evrenin genişlemesiyle uzak ışığın kırmızıya kayıp zayıflaması da eklenir. Bu soru astronomi tarihinde “Olbers paradoksu” adıyla bilinir ve göründüğünden derin bir sonuca çıkar: Karanlık gece, evrenin bir başlangıcı olduğunun gündelik işaretlerinden biridir.

Paradoks ne söylüyor?

Paradoks, ilk bakışta doğru görünen varsayımlardan çelişkili bir sonuca varılması demektir. Burada varsayımlar şunlardır: Evren sonsuz büyüklükte ve sonsuz yaştadır, zamanla değişmez (durağandır) ve büyük ölçekte her yerde aşağı yukarı aynı yoğunlukta yıldızla doludur. Öyleyse hangi yöne bakarsak bakalım, bakış çizgimiz er geç bir yıldızın yüzeyine çarpmalıdır. Uzak yıldızlar tek tek sönüktür ama uzaklaştıkça sayıları artar. Sonuç olarak gökyüzünün her noktası bir yıldız yüzeyi kadar parlak olmalı, gece ile gündüz arasında fark kalmamalıydı. Oysa gece gökyüzü karanlıktır.

Soruyu kimler sordu?

Soru, adını taşıyan Alman hekim ve astronom Heinrich Wilhelm Olbers'ten çok daha eskidir. Kopernik sistemini İngilizce anlatan ilk kişi olan Thomas Digges, sonsuz sayıda yıldızla dolu sonsuz bir evren fikrini savunmuş ve bu çelişkiyi ilk fark eden kişi olarak anılır. Johannes Kepler 1610'da aynı sorunu dile getirdi. 18. yüzyılda Edmond Halley ile Jean-Philippe Loys de Cheseaux soruyu olgun biçimine kavuşturdu. Olbers 1823'te konuyu yeniden ele aldı ve paradoks onun adıyla tanındı.

Çözümün özünü ilk sezenlerden biri bir edebiyatçıydı. Edgar Allan Poe, 1848'de yayımlanan Eureka adlı denemesinde, teleskoplarda görülen karanlık boşlukların ancak arka plandaki yıldızların ışığının bize henüz ulaşamayacak kadar uzakta olmasıyla açıklanabileceğini yazdı. Evrenin sonlu yaşına dayanan ilk bilimsel çözümü 1858'de Johann Heinrich von Mädler yayımladı; ilk tatmin edici matematiksel çözümü ise 1901'de Lord Kelvin verdi.

Birinci neden: Evrenin bir yaşı var

NASA'ya göre evren yaklaşık 13,8 milyar yıl önce Büyük Patlama ile başladı. Işığın hızı sonlu olduğu için yalnızca bu süre içinde bize ulaşabilmiş ışığı görebiliriz; daha uzak bölgelerden gelen ışık hâlâ yoldadır. Bu yüzden görebildiğimiz yıldız ve galaksi sayısının bir sınırı vardır ve bunlar her bakış çizgisini doldurmaya yetmez. Görebildiğimiz bu bölgenin sınırlarını gözlemlenebilir evren sayfasında anlattık.

İkinci neden: Genişleme ışığı zayıflatıyor

Evren genişlediği için uzak kaynaklardan gelen ışığın dalga boyu yolculuk sırasında uzar; buna kırmızıya kayma denir. Dalga boyu uzadıkça ışığın enerjisi azalır ve görünür ışık, gözün algılayamadığı kızılötesi ve mikrodalga bölgelerine kayar.

Bakış çizgimiz hiçbir yıldıza çarpmasa bile bir yerde sona erer: Büyük Patlama'dan yaklaşık 380 bin yıl sonra evren saydamlaştığında salınan ışığın geldiği “son saçılma yüzeyi”nde. Bu ışık yayıldığında bir yıldız yüzeyi kadar sıcaktı; bugün ise genişleme yüzünden yaklaşık 2,73 kelvine, yani mutlak sıfırın 3 derece kadar üzerine soğumuş bir mikrodalga parıltısı olarak gelir. Yani gökyüzü aslında her yönde “parlıyor”, ama gözümüzün göremediği bir dalga boyunda. Bu ışığın hikâyesi kozmik mikrodalga arka plan ışıması sayfasında.

Toz bulutları neden çözüm değil?

Bir dönem, uzak yıldızların ışığını yıldızlar arasındaki toz ve gazın yuttuğu düşünüldü. Bu açıklama tutmaz: Işığı soğuran gaz zamanla ısınır ve kendisi ışımaya başlar, böylece gökyüzü yine parlak olurdu. John Herschel, Richard Proctor ve Carl Charlier gibi isimlerin savunduğu, yıldızların uzaklaştıkça seyrekleştiği “hiyerarşik” evren modelleri de bir yanıt olarak önerildi. Bugün kabul gören açıklama ise evrenin sonlu yaşı ile kırmızıya kaymanın birlikte etkisidir.

Kısaca

• Sonsuz, durağan ve yıldızlarla dolu bir evrende gece gökyüzü parlak olmalıydı; buna Olbers paradoksu denir.
• Soru Olbers'ten önce Digges, Kepler, Halley ve Cheseaux tarafından da soruldu.
• Evren yaklaşık 13,8 milyar yaşında olduğu için çok uzak ışık bize henüz ulaşmadı.
• Genişleme, uzak ışığı kırmızıya kaydırarak gözün göremediği dalga boylarına taşıyor.
• Karanlık gece, evrenin bir başlangıcı olduğunun ve genişlediğinin basit bir kanıtıdır.