Fizik / Astrofizik Tüm Yazılar

Süperlüminal (Işıktan Hızlı) Hareket

Hazırlayan: Merve Yorgancı

Işık hızı bizim için bir engel mi veya ışık hızını geçebilir miyiz? Ya da bir gün teknolojimiz ışık hızına ulaşmamızı sağlayacak mı? Bu gibi sorular aklımızı karıştırıyorken 1970’li yıllarda ortaya atılan ve pek az kişinin bildiği bir hızı tanımlayalım.

Süperlüminal hareket; ışık hızından daha büyük hızlardaki hareketlerdir. Görelilik kuramına göre hiçbir şey ışıktan daha hızlı hareket edemez ancak, evren içerisindeki farklı yapılar açısından bu mümkünmüş gibi görünüyor. Peki, nasıl?

Astronomlar kuasarları anlama çabaları içerisindeyken yeni bir tür yapı keşfetmişlerdi. Blazarlar olarak adlandırılan bu nesneler bir yıldıza ve kuasara benzer özellikler göstermekteydi.

Blazarlar aktif galaktik çekirdeğe sahip dev eliptik galaksilerdir ve tıpkı kuasarlar gibi büyük kırmızıya kayma tayfına sahiptirler. Yüksek enerjili bir yapıya sahip olan blazarlar son derece değişkendir. Radyo astronomi gözlemleri ile bize doğru gelen jetlerine bakılarak ışınım güçlerinin çok değişken olduğu saptanmıştır. Işımaları bir günde %30 iken birkaç ay içerisinde %100’lük bir çarpan kadar değişim gösterebilir.

ag_blazar_free

Blazarlardaki jetler çift bir radyo kaynağıdır. Parlak aktif çekirdek etrafındaki zayıf radyo dalga salması bunun göstergesidir.  Bu durum bazı kuasarlarda da gözlenen ışık hızından daha büyük hızlardaki hareketin, yani süperlüminal hareketin gözlemleriyle desteklenmektedir.

süper

Blazar jetleri, ışık hızına çok yakın ve gözlemciye karşı çok küçük bir açıyla ortaya çıkar. Yukarıdaki görsel ışık hızından daha hızlı hareketlerdeki basit bir açıklamayı göstermektedir. Kaynağın Dünya’ya olan bakış doğrultusu θ derecelik bir açı olsun. Kaynak hızın da v olduğunu varsayalım. İlk noktada kaynak bize v hızında θ derecelik açı yapan foton salsın. t süre boyunca hareketinden sonra 2. konumdan bir foton daha yayınladığını düşünelim. İki konum arasındaki gerçek uzaklık ∆t*v kadardır. İki foton arasındaki mesafe ise  v*∆t*cos θ kadardır. Yani ilk foton v*∆t*cos θ kadar erken gelmektedir. Gökyüzünün iz düşüm hareketi başka bir deyişle yatay hareketi d kadar olduğundan iki fotonu aldığımız zaman periyodun da kaynağın ışık hızından d/ v*∆t*cos θ kat daha büyük bir hızla hareket ettiğini teorik olarak ispatlayabiliriz.

“Teorik” kısmını bir de örnek üzerinde anlatalım.

teorik

Kaynağın hızının 0.8 c olduğunu, bakış açımızın 30 derece olduğunu varsayalım. A noktasından bir foton salındığını ve bu fotonun 5 ışık günü boyunca seyahat ettiğini düşünelim.  Daha sonra kaynağın ikinci konumu olan B noktasından bir foton daha saldığını varsayalım. İki konum arasındaki kaynağın yol aldığı gerçek uzaklık: 5*0.8=4 ışık günüdür. Bu nedenle kaynak 3.46 ışık gününde bakış doğrultusu boyunca bize doğru hareket eder. 1. foton 2. fotondan 5-3.46 =1.54 ışık günü öndedir. Yatay konumdaki hareketi (iz düşümü) 2 ışık günü olarak ele alırsak kaynağın ışık hızından 2/1.54= 1.3 kat daha büyük hızla hareket ediyor olduğu sonucuna varırız. Bu durum teorik ve geometrik olarak ispatlanabildiği gibi yapılan gözlemlerde de kanıtlara ulaşılmıştır.

M87 jetinde gözlenen süperluminal hareket

M87 jetinde gözlenen süperlüminal hareket

Hubble Uzay Teleskobu’nca 1999 yılına dek sağlanan fotoğraflarla M87’deki püskürmenin hızını ışık hızının beş veya altı kat üzerinde olduğu ölçülmüştür. Bu püskürme büyük bir ihtimalle süper büyük kütleli bir karadeliğin etkisiyle M87’nin çekirdeğinden 5000 ışık yılı uzaklığa fırlatılan maddeden oluşmaktadır.

Süperlüminal hareket kozmolojik mesafelere sahip kuasarlara karşı kanıt olarak alınmıştır. Birkaç astrofizikçi hala bu görüşünde iddialı olmasına rağmen, çoğu ışık hızından daha büyük hızların optik illüzyonlar ve özel görelilik teorisi ile bağdaşmayan bir fiziğe dahil olduğunu düşünmektedir.

Merve Yorgancı

 

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yazar Hakkında

Merve Yorgancı

Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Öğretmenliği ve Astrofizik, çift ana dal yüksek lisans öğrencisi. Astronom ve popüler bilim makaleleri yazarı. Kozmik Anafor’un içerik yöneticisi.