1) Bir misalle başlayalım konuya.Elinizdeki kırmızı lazer pointerini herhangi birisinin gözüne tuttuğumuzda lazerin gidiş yolunda ışıgı göremiyoruz. Ama keskin nişancıların yeşil lazerlerinin çizdigi patikayı görebiliyoruz. Peki neden?
Cünkü "rayleigh scattering" durumu. Gücü ve frekansına bağlı olarak lazer ısığı havadaki moleküllerden geçerken kısmen dağılıyor (prizmadan geçmis gibi) ve o dağılan fotonlar gözümüzün istikametine gelirse patikayı görmüş oluyoruz. Ek olarak, ışığın düştüğü yerdeki moleküllerden sekmesini görebiliyoruz (mesela insanı olusturan moleküller her rengi iyi yansıtırlar). Bir diğer görme yolu da gözümüzü ışığın gidis yoluna koymak ve lazere doğrudan bakıp kör olmak.
Uzaydan bize gelen Güneş ışıkları icin de bu üç yol geçerli: Yörüngedeki bir uzay istasyonundan güneşe bakarsak doğrudan ışık kaynağına baktığımız icin onu görüyoruz (bir daire olarak). Aynı zamanda uzaydaki ay gibi, mars gibi gezegenlerden seken ışıkları da görüyoruz. Ancak uzayın çoğunluğu "neredeyse" boş oldugu icin, fotonlar gidiş yollarında bir şeye çarpıp dağılıp bizim gözümüze yan açılardan gelmiyorlar ve o yüzden de ışığın gidiş yolu bize göre aydınlanmamış oluyor.
2) Peki dünyadayken gündüz niye ortalık aydınlık da geceleri sadece nokta nokta ışıklar var (yıldızlardan) uzaydan gelen?
Cünkü uzay boşluğunda olmayan ama atmosferde olan moleküller, keskin nişancı lazerini dağıttıkları gibi Güneş ışığını da dağıtmaya başlıyorlar, yani gökyüzünü görmüş oluyoruz. Günesten gelen ışığı olusturan değişik dalgaboyları değişik derecelerde dağıldıklarından, maviye yakınsıyor gökyüzü çoğunlukla. Geceleri güneşimizin ışığı bize gelmiyorken, diger yıldızlardan gelen ışıklar bu dağılmaya yolacamayacak kadar zayıflar. Ama atmosferimizin veya ışığın yapısı farklı olsaydı, gece de atıyorum kırmızı görüyor olabilirdik gökyüzünü. Nitekim kaynak bölümünde (bkz: aurora borealis)
3) Simdi bir de Olbers Paradoksu var -ki artık paradoks değildir- diyor ki: Yine geceye veya uzay istasyonundaki duruma dönelim. Uzayda ışığı dağıtacak molekül olmasa bile her yeri aydınlık görüyor olmalıydık çünkü çok sayıda yıldız var ve her yönden bize gelecekler. Yani ışıgın patikasını göremesekte, nereye bakarsak bakalım bir ışık kaynağına doğrudan bakıyor olmaliyiz (uzaktaki bir yıldız). ve o yıldızlar ne kadar uzakta olursa olsunlar, milyarlarca yıl icinde ışıkları bize ulaşacak ve yavaş yavaş tüm gökyüzü gece gündüz daha parlak olacak.
Olbers bu fikirleri Big bang teorisinden önce ortaya atmıştı, o yüzden evrenin sabit büyüklükte olduğunu ve hep varolduğunu varsayıyordu. Oysa hem evren sonsuz yaşta değil (dolayısıyla uzaktaki ısığın bize ulasması icin daha süre gecmesi gerekebilir), hem de evren sabit değil, genişliyor. Paradoksu çözen de asıl bu genişleme kısmı zaten. şimdi ufkumuzu biraz daha açalım:
Evrenin yaşı 13.8 milyar yıl lakin prensipte gözlemlenebilir evrenin sınırı 45.6 milyar ışık yılı ötede (ki bir de prensipte dahi gözlemlenemeyecek evren var). nasıl oluyor da ışık 13.8 milyar yıl icinde, 45.6 milyar yılda gideceği yolu kaydetsin? Evrenin kendisinin genişlemesiyle tabiki.
Evreni bir çarşaf gibi düşünelim.Einstein`in izafiyet teorisinde olduğu gibi: Orta kısmındaki bir leke Güneşi temsil etsin, baş kısmındaki lekede dünyayı. Simdi Güneş lekesinden dünya lekesine kırmızı gazlı kalemle ok çizmeye baslayalım. Yaklaşıyor deilmi gördüğümüz gibi? Carşafı germeye başlarsak iki şey olacak. Hem dünyaya olan mesafe artacak (o yüzden tüm yıldızların isi dünyaya ulaşamıyor milyarlarca yılda bile), hem de kırmızı silikleşecek (bu etki de (redshift-kaynak bölümüne bakınız), yani ışığın dalgaboyu uzadıgından kırmızıya ve sonra kızılötesine kayıyor, görememeye başlıyoruz). Bir de bunun üstüne uzay "boşluğunun" boş olmaması etkisi de var, fotonlarin enerjileri yol boyunca kayıpsız gelmiyor. Bu faktörler birleşince gökyüzünün mütemadiyen yıldızlarla ve ışıkla dolu olması engelleniyor.
4.Son olarakta Karanlık madde neden olabilirmi konusunada bakalım, kafalar karışmasın:
Gözlemleyemediğimiz ama teoride olmaları gereken karanlık madde ve karanlık enerji, uzaydaki kütle-enerjinin (ikisi ayni şeyin farkli tezahürleridir) yüzde 96'sını oluşturuyor ama uzayın yüzde 96'sini oluşturmuyorlar. Yani uzaya bakınca görüş alanının yüzde 96'sinin "karanlık" bir maddeden oluştuğunu düşünmek, ve dahası oraya gelen ışığın emildiğini sanmak (kara delikler karanlık madde değiller, o yüzden 4'lük kısmın icindeler) ve uzayın rengini buna yormak yanlış olur. Karanlık madde/enerji olmasaydı da uzay yukardaki nedenlerden ötürü görece karanlık "gözükecekti" bize.
Kaynaklar,
https://spaceplace.nasa.gov/review/dr-marc-space/dark-sky.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Rayleigh_scattering
http://www.aurora-service.eu/aurora-school/aurora-borealis/
http://physicsnet.co.uk/gcse-physics/red-shift/
https://en.wikipedia.org/wiki/Olbers%27_paradox
