2019 Nobel Fizik Ödülleri kime neden verildi?

Dünyada bir bilim insanının alabileceği en büyük, en prestijli ödül olarak kabul edilir Nobel ödülü. Bu yıl “evrenin evrimi ve dünyanın kozmostaki yeri” hakkındaki anlayışımızın gelişmesine katkı sağlayan bilim insanları Fizik dalında bu ödüle layık görüldü. Geçtiğimiz hafta 8 Ekim’de ödüllerin duyurulduğu törende çok güzel bir örnekle konuyu açıklamaya çalıştılar. 

Evreni bir fincan kahveye benzetebiliriz. Fincanın çok büyük bir kısmı kahveyle kaplı. Evrenin çok büyük bir kısmıysa “karanlık enerji”yle kaplı. Kahvemize çok az krema ekleyelim şimdi de. Bu da evrendeki “karanlık madde.” En sonunda kahvemize çok çok az şeker taneleri serpiştiriyoruz. Çok şekerli içmemek lazım ne de olsa. İşte bu da evrendeki normal maddeler.

O şeker tanelerinden birinin çok küçük bir parçasının içindeki çok küçük bir parçası: içinde bulunduğumuz Samanyolu Galaksisi. Bizim güneşimiz o galaksideki yüz milyarlarca güneşten sadece biri ve biz o güneşin etrafında dönen 8 gezegenden birinde doğduk. Dünyaya geldik. Kahve fincanındaki yerimiz bu kadarcık.

İşte bu yıl Nobel Fizik ödülünün bir yarısı gezegenleri araştıran bilim insanlarına verildi. Ama bizimkileri değil, başka gezegenleri. Başka gezegenler derken Güneş sisteminde olmayan öte gezegenlerden söz ediyorum. Bunda ne var ki diye düşünebilirsiniz. Gece başımızı kaldırıp gökyüzüne baktığımızda yüzlerce irili ufaklı yıldız görüyoruz. Bazen de uygun şartlarda gezegenleri görebiliyoruz. Mesela geçen yaz ben Satürn’ü görüntülemiştim. Fakat Güneş sistemi dışındaki gezegenleri görebilmek mümkün değil. Bunları ancak çok gelişmiş gözlem araçlarıyla ve belli ipuçlarını takip ederek bulabilmek mümkün ve bu da ilk kez ne zaman yapılabilmiş biliyor musunuz? Sadece 24 yıl önce. 

Bu iki bilim insanı 1995 yılında dünyadan 50 ışık yılı uzaklıktaki Pegasus takım yıldızına gözlerini dikmişler. Mitolojideki şu kanatlı uçan ata benzetilen yıldız kümesine. Özellikle de 51 Pegasi yıldızına… Dediğim gibi gece hava açık ve bulutsuzken çıplak gözle siz de görebilirsiniz bu yıldızı. Görülemeyen ama orada olduğundan şüphelenilen şeyi, yani bir gezegeni nasıl bulmuşlar peki? Bir yıldızın çevresinde dönen gezegenler varsa o yıldız ileri geri bir sallanma hareketi yapar. Hani trafikte yanınızdan bir araç geçerken sadece onun sesini dinleyerek size yaklaştığını ve sonra da geçtiğini anlarsınız ya… Benzer şekilde yıldız sizden uzaklaşır ya da yakınlaşırken renginde çok küçük bir değişiklik meydana gelir. Yıldız size yaklaşırken rengi biraz daha mavileşir. Uzaklaşırken de kırmızılaşır. Eğer bu çok küçük değişimi çok hassas bir şekilde ölçebilirseniz orada bir gezegen olduğunu ispatlamış olursunuz. İşte 1995 yılında yapılan bu ölçümle 51 Pegasi b gezegeni keşfedildi. Güneş dışı bir yıldız sisteminde dönen ilk gezegen bulunmuş oldu. 

Kendi yaptıkları gözlemi 3 kez daha yaptıktan sonra açıklayabilmişler çünkü buldukları gezegen yani 51 Pegasi b gezegeni çok ilginç bir gezegen. Yıldıza o kadar yakın ki 4 günde onun çevresini dolaşıyor. 4 günde 1 yıl geçiyor. Yani orada 1 mevsim sadece 1 dünya günü sürüyor. Mevsim dediğime de bakmayın. Sıcaklığı 1000 derece. Bu arada Jüpiter’den daha büyük. Böylesi garipliklerle dolu bir sistem onları şaşırttığı için büyük açıklamayı yapmadan önce defalarca verileri gözden geçirmişler. Bu gerçekten de çok büyük bir keşif çünkü keşfin yapılmasına kadar başka yıldızların etrafında dönen gezegenler olabileceğini biliyorduk ama onları da kendi güneş sistemimiz gibi hayal ediyorduk. Yanılmışız! Bu keşifle bizimkinden çok daha farklı pek çok güneş sistemlerinin de var olduğunu ilk kez kesin olarak anladık. O gün bugündür exoplanet yani “ötegezegen” adı verilen bu gezegenlerden 4000’den fazlası keşfedildi ve doğrulandı. Exoplanet ansiklopedisine bakarsanız -bu çok güncel tutulan bir veritabanı- sadece geçtiğimiz hafta 6 yeni gezegenin daha keşfedildiğini görürsünüz. Bunlar 3063 farklı güneş sisteminde bulunuyor. Fakat tüm bu gözlemler ve keşifler sadece içinde bulunduğumuz galaksinin bize yakın çok küçük bir bölgesi için yapılabildi. Tüm galaksimizde milyarlarca hatta trilyonun üstünde ötegezegen olabilir. Sadece bizim galaksimizde. Yani evrendeki 100 milyar galaksiden sadece birinde. Bunlardan birinin üstündeki hayat olasılığını bir düşünsenize…

Bugüne kadar keşfedilen 4000’den fazla öte gezegenden bazıları diğerlerine göre daha ilginç ve sanatçılar bunlarla ilgili posterler tasarlamışlar. Şimdi bu posterler eşliğinde size o gezegenlerle ilgili bu ilginç bilgileri vereyim.

51 Pegasi b’yi öğrendik. Bulunan ilk gezegen. Bundan sonra Merkür, Venüs, Dünya, Mars, Jüpiter, Satürn, Uranüs, Neptün diye sayarken bizim sistemimiz dışında bir de bunu sayabilirsiniz. Bir de Plüton vardı ama biliyorsunuz artık onu gezegenden saymıyoruz. Öte gezegenler isimlendirilirken etrafında döndükleri gezegenin adının sonuna b’den başlayarak bir küçük harf ekleniyor. Bu gezegen 51 Pegasi yıldızının etrafında dönen gezegenlerden keşfedilen ilki olduğu için b eklenmiş. a harfini koymaya gerek yok çünkü o sistemdeki güneşin kendisi ve yıldızlar büyük harflerle isimlendiriliyor.

Sıradaki gezegenimiz bir lav okyanusu gibi. İzlediğiniz görüntüler tabiki gerçek değil. Gezegen hakkında toplanan verilere dayalı olarak bir sanatçının orasının nasıl bir yer olabileceğine dair tasarımı. G tipi bir yıldızın etrafında dönüyor. Bizimkinden biraz daha küçük bir yıldız bu. Ama bizim Güneş’e olan mesafemizden 65 kat daha yakın olduğu için ufukta böyle kocaman gözüküyor ve gezegeni neredeyse kaynatacak kadar ısıtıyor. Her yer lavlarla kaplı. Gezegenin gece tarafında bunlar nispeten daha soğuk oluyor ama hiçbir zaman katılaşacak kadar soğuyamıyor. Dolayısıyla bizdeki gibi bir kabuk oluşamıyor. 

Sıradaki gezegenimiz Trappist-1 yıldızının etrafında dönüyor. Bu ultra soğuk bir cüce yıldız. Bizim güneşimize göre daha soğuk olduğu için bu gezegenin üzerinde sıvı halde su olabileceği düşünülüyor. Yüzeyde katılaşmış bir kabuk, hatta kayalar da olabilir. Gökyüzüne baktığımızda bu yıldız sisteminde keşfedilmiş başka öte gezegenler de olduğunu fark ediyoruz. İlk keşfedilen Trappist-1b neredeyse Dünyamız büyüklüğünde. Fakat yıldıza çok yakın olduğu için aşırı radyasyona maruz kalıyor. Diğer gezegenler de bizimkine yakın büyüklüklerde ama bunlardan en çok Trappist-1e bizimkine benziyor. En önemli farkı orada 1 yılın bizdeki 1 hafta kadar sürmesi. Haftada bir yıldızın etrafındaki turunu tamamlıyor.

Kepler-186f’ye gidelim şimdi de… Bu gezegenin yıldızı da kırmızı bir cüce. Yani buradaki gündüzler bizim dünyamıza göre biraz daha loş ve biraz daha kırmızı. Hatta yıldızlar gündüz vakti bile gözüküyor olabilir. Henüz tam olarak emin olamıyoruz ama uzaya daha gelişmiş teleskoplar gönderdikten sonra bu gezegende bir atmosfer de keşfedebiliriz. O zaman hayali görüntümüz şöyle bir şeye dönüşür. Suyu tutacak kadar bir atmosfer olursa bulutlar oluşabilir. Sonra da yağmurlar yağabilir ve yüzeyde nehirler, göller oluşabilir. Su demek hayat demektir. Dolayısıyla belki de yıldızın kırmızı ağırlıklı ışığıyla yüzeye ulaşan fotonlar bitkisel bir hayatı sürdürmeye yetebilir. Tüm bunlar sadece hipotezlerden ibaret. Ama bir gün kanıtlanırsa bizde doğa deyince akla gelen yeşil rengin yerini bu gezegende kırmızı rengin alacağı kesin. 

Tasarımcılar böyle enteresan ötegezegenler için başka poster tasarımları da yapmışlar. Mesela birinde gece hayatının hiç bitmediği çizilmiş, çünkü bize 80 ışık yılı uzaklıktaki bu gezegenin etrafında döndüğü bir yıldız yok.

Bir başkasının kütlesi Dünya’nınkine göre 8 kat daha fazla olduğu için oradaki yerçekiminin de çok yüksek olacağı düşünülüyor. Ama bir tanesi var ki benim en favori ötegezegenim. Neden? Çünkü bana Yıldız Savaşları’ndan Tatooine’i hatırlatıyor. Gelin sizi Kepler-16b’ye götüreyim.

Daha doğrusu onun uydusuna. Bu güneş sisteminde iki yıldız var. Biri bizim güneşimiz büyüklüğünde diğeriyse M tipi bir cüce yıldız. Bunların etrafında dönen Kepler-16b gezegeni yaklaşık Satürn büyüklüğünde bir gezegen. Ve biz şu anda onun hayali uydusundayız. Burada aynı anda iki güneş doğup battığı için her şeyin de iki gölgesi var. 

Tüm bu gözlemler, keşfedilen 4000’den fazla öte gezegen işte bu iki bilim insanının 1995’te yaptığı keşif sonrasında başlayan çalışmaların bir sonucu. 24 yılda elde ettiğimiz bilgi birikimi. O yüzden bu yıl Nobel fizik ödülünün yarısı bu çalışmalara verildi. Peki diğer yarısı kime verildi? Princeton Üniversitesi’nden Profesör James Peebles’a. Kendisi fiziksel kozmoloji alanında yaptığı teorik keşifler nedeniyle ödüle layık görüldü. Bunu anlatabilmek çok daha zor. Ama baştaki kahve fincanına dönecek olursak bilim insanları binlerce yıldır sadece o fincanın içine attığımız şeker tanelerini incelediler. Bizler madde deyince aklımıza sadece bu şeker taneleri geldi. Peki ya fincanın içine katılan krema yani evrendeki karanlık madde nedir? Onu da geçtim fincanın neredeyse tamamını dolduran kahve yani kosmozdaki karanlık enerji hakkında ne biliyoruz? Çok çok az şey. 

İşte Nobel fizik ödülünün diğer yarısı bu konularda yapılan teorik çalışmalara verildi. Evren’deki en büyük yapılarla ilgilenen fiziksel kozmolojiye. Büyük patlama gibi kozmolojik modelleri doğuran bir alan bu. Albert Einstein’ın Genel Görelilik Kuramı’yla 20. yüzyılın başlarında ortaya çıktı ve geleceğin en önemli teorik alanlarından biri olacak. Çok uzak nesnelerin daha iyi gözlemlenmesini sağlayan yeni teknolojik araçlarla gelişmeye devam edecek. Evren’in nasıl oluştuğu ve nasıl evrildiği gibi çok büyük soruların cevaplarını arayacak. Kahve fincanındaki kahvenin bizzat kendisiyle ilgilenecek…