Uzaya Yayılan Radyo Sinyallerimiz Ne Kadar Uzağa Gidebilir?

Bilimkurgu eserlerinin en büyük açmazlarından biri Einstein tarafından keşfedilmiş ve daha sonra deneylerle doğrulanmış olan ünlü “kütlesi olan hiçbir cisim ışıktan hızlı hareket edemez” ilkesidir. Evrende keşfedilmeyi bekleyen trilyonlarca gezegen dururken o gezegenlere ulaşma umudunun olmaması insanı hayal kırıklığına uğratır. Ama ikinci bir hayal kırıklığı daha vardır: Yıldızlara ulaşamadığımız gibi onlarla kolaylıkla haberleşemeyiz de. Çünkü ışıktan hızlı sinyal iletemeyiz. Yani ışık hızı hareket imkânımızı kısıtlamakla kalmıyor, haberleşme imkânımıza da ciddi bir darbe indiriyor. En azından kendi ömrümüz içinde uzak bir yıldıza haber gönderip yanıt almamızı imkânsız kılıyor. Bunu anlamak için evrenin ne denli büyük olduğunu bilmemiz yeterlidir.

Güneşimizin içinde bulunduğu Samanyolu Gökadası’nın bir uçtan bir uca çapı yüz bin ışık yılı olduğu için iki yıldız arasındaki ortalama mesafe yaklaşık elli bin ışık yılı kabul edilebilir. Yani galaksideki sıradan bir yıldıza bugün gönderdiğimiz sinyaller ortalama olarak elli bin yıldan önce hedefine varamaz. Eğer şanslıysak ve gönderdiğimiz sinyal akıllı yaşam bulunduran bir yıldıza ulaşsa bile, ondan gelecek yanıt için de elli bin yıl daha beklememiz gerekiyor.

Tek sorun bu değildir. Yıldızlararası haberleşmenin önünde iki engel daha vardır. Birincisi, sinyallerin mesafenin karesi ile zayıfladığını söyleyen ters kare yasası; ikincisi de, evrendeki yıldızların çokluğudur.

Komşularımızdan Haber Alabiliyor muyuz?

Peki ama bize yakın yıldızlar yok mu? Elbette var. Bize en yakın yıldız sistemi (aslında bir üçlü yıldız sistemi olan) Yakın Erboğa’dır (Proxima Centauri). Bu sistemde birbirine kütle çekimi ile bağlı üç yıldız bulunmaktadır ve bize uzaklığı dört ışık yılıdır. Bunun anlamı şudur: Onlara gönderdiğimiz sinyal (ister radyo dalgaları kullanalım isterse güçlü lazerler) oraya ancak dört yılda ulaşabilir. Dört yıl da yanıt için beklememiz gerekiyor. O hâlde burnumuzun dibindeki bir yıldızla haberleşmek için bile en az sekiz yıla ihtiyacımız var.

Bu çok uzun bir süre değildir aslında. Ancak galaksideki yıldızların çokluğuna kıyasla (ki sayıları samanlıktaki çöplerin sayısından çok daha fazladır) komşumuz olan yıldızlar parmakla sayılacak kadar azdır. Yukarıdaki resimde Güneşimizden on ışık yılı uzaklıktaki yıldızların haritasını görüyorsunuz. Bu haritaya göre yakın komşumuz olan sadece yirmi beş yıldız bulunmaktadır ve bunların bir kısmı yaşama uygun olmayan büyük genç yıldızlar (Sirius) ile kızıl devlerdir. Geriye on beş civarında yıldız kalmaktadır ki bir sistemde yaşamın ortaya çıkma olasılığının ne kadar düşük olduğunu anımsarsak, komşularımızın birinde kendimize bir arkadaş bulmamızın pek mümkün görünmediğini rahatlıkla söyleyebiliriz.

Güneşimize elli ışık yılından daha yakın yıldız sayısının iki bin civarında olduğu tahmin edilmektedir. Bu sayı ilk başta çokmuş gibi görünse de galaksideki yıldız sayısına kıyasla pek fazla değildir (yirmi milyonda biri.) Yani galaktik komşularımızın sayısı o kadar da fazla değildir. Bu çap içinde akıllı bir yaşam bulunsaydı onlarla makul süreler içinde haberleşmemiz mümkün olabilirdi. (Sinyal gidiş geliş süresi 100 yıldan az olurdu.) Uzaydaki herhangi bir gezegende akıllı yaşamın ortaya çıkma olasılığını tam olarak bilmesek de bu sayının düşük olduğunu tahmin ediyoruz. Şimdiye kadar yakın yıldızlar arasında henüz bir yaşam belirtisine rastlamış da değiliz.

Radyo Dalgaları ile Haberleşme

Günümüzden yaklaşık 130 yıl önce evrene radyo dalgaları şeklindeki ilk sinyallerimizi gönderdik. Bunlar basit tıkırtılardan ibaretti. 1900’de ise Reginald Fessenden, radyo dalgaları aracılığıyla zayıf ses sinyallerini iletmeyi başardı. Ertesi yıl Guglielmo Marconi, Atlantik Okyanusu’nu aşan ilk radyo yayınını yaptı. 74 yıl önce ise ilk televizyon sinyallerini uzaya saldık. Bu da kabaca 130 ışık yılı yarıçapındaki bir küre içinde bulunan yaklaşık elli bin yıldıza sinyallerimizin ulaşması anlamına geliyor. Akıllı yaşam bulunduran birkaç yıldız çoktan yanıtlarını yollamış bile olabilir. O hâlde tek yapmamız gereken elli ya da yüz yıl kadar beklemek, öyle değil mi?

Tam olarak değil. Birincisi, 1890 yılında gönderilen ilk sinyaller deneme amaçlı kısa menzilli tıkırtılardan ibaretti. Bunların uzayda bir yerlere ulaşma şansı hemen hemen sıfırdır. Daha sonraki sinyaller de yıldızlararası haberleşme amacıyla gönderilmemişti; Dünya küresi üzerinde tespit edilebilecek güçteydiler. Güçlü olsalardı bile bunların 100 ışık yılı ötede tespit edilmeleri yine de imkânsızdı. Bunun nedeni, yolculuk eden tüm dalgaların ortak kaderi olan “ters kare yasası”dır. Ters kare yasası, sinyallerin mesafenin karesiyle ters orantılı olarak zayıflaması anlamına gelir. İki kat uzaklığa erişen bir sinyal dört kat zayıflar. Bunun nedeni, sinyallerin küresel olarak yayılmasıdır. Kürenin alanı, yarıçapının karesi ile artar. Dolayısıyla da sinyaller, mesafenin karesi oranında zayıflar.

Dünya’nın yarıçapı ışık yılının milyarda biridir. O hâlde Dünya’nın bir ucundan diğer ucuna ulaşabilecek güçteki bir sinyal, bir ışık yılı ötede bir milyar kere milyar kez zayıflayacaktır. 100 ışık yılı ötedeki bir yıldıza ulaşan bir radyo sinyalinin gücüyse kaynağından çıktığında sahip olduğu gücün on trilyon kere milyarda birine düşecektir. Kısaca o kadar uzaklığa ulaşan bir sinyalin arka plan gürültüsünden ayırt edilmesi imkânsızdır. Bu kadar zayıf bir sinyali fark edecek bir teknoloji bulunmamaktadır.

Peki, SETİ Ne Yapmaya Çalışıyor?

Elbette radyo sinyalleri odaklanabilir ve güçlendirilebilir. Bugüne kadarki yayınlarımız uzayda büyük mesafelerden tespit edilebilmeleri için tasarlanmamıştı. Radyo sinyalleri, yıldızlararası iletişim için sinyal bozulmasını azaltacak şekilde hedeflenebilir, odaklanabilir ve güçlendirilebilir. Bu sinyaller de sonunda bozulur, ancak bozulma meydana gelmeden önce büyük mesafeler kat edebilir. Ne kadar güçlü olduklarına bağlı olarak yüzlerce ışık yılı veya daha ötesine ulaşabilirler. Artık güneş dışı gezegenlerin atmosferik bileşimini tespit etmek mümkün hâle geliyor. Bu atılım, araştırmacıların dünya benzeri gezegenleri hedeflemesine izin verecektir.

Aynı şekilde yabancı bir uygarlık da atmosferimizdeki suyu tespit etmiş ve bizim yönümüze odaklanmış bir radyo mesajı göndermiş olabilir. Dinlemeyi bırakırsak, bu tür bir sinyali yakalama şansını kaçırabiliriz. İşte bu nedenle sürekli olarak uzayı tarayıp seçilmiş yıldızlara sinyal göndermek ve bizim tarafımıza gönderilmiş olabilecek sinyalleri de dinlemek zorundayız.

Neden Evrenin Bir Hız Sınırı Var?

Işıktan hızlı haberleşmenin mümkün olmadığını söyleyen yasa nereden çıkıyor acaba? Işık hızının ne özelliği var ki onu aşamıyoruz? Ayrıca ışıktan hızlı gidemiyor olabiliriz ama neden ışıktan hızlı haberleşemeyelim?

Aslına bakılırsa ışık hızının bir özelliği yoktur. Yani saniyede üç yüz bin kilometreden daha hızlı gitmemizi yasaklayan şey ışığın kendisi değildir. Işığın tek yaptığı evrensel bir yasaya uymaktır. Yasa “kütlesi olan hiçbir nesne saniyede 300.000 kilometreden hızlı gidemez” diyor. Işık kütlesiz parçacıklardan oluştuğu için bu hızda hareket edebiliyor. Yani hız limitini koyan ışık değil, evrendir. Evrenin dokusunda olan bir şey ışıktan hızlı hareketi yasaklıyor ve ışık da bu yasağa uymaktan başka bir şey yapmıyor. Esasında “ışık hızı” yerine “etki hızı” demek daha doğrudur. Şimdi bu yasayı yeniden ifade edebiliriz: “Evrende etki hızından hızlı etkileşim yasaktır.” A noktası ile B noktası arasında hiçbir etkileşim “etki hızı”ndan daha hızlı gerçekleşemez. Buradan şu sonucu çıkarabiliriz: Eğer A’daki bir nesne, B’deki bir başka nesneyi etkilemek istiyorsa, bunu etki hızının izin verdiğinden daha önce yapamaz.

Peki Ama Neden Evrende Bir Hız Sınırı Var?

Bu ilginç bir sorudur ve henüz yanıtı verilmiş değildir. Ancak evrende böyle bir hız sınırı olduğundan kesinlikle eminiz. Yapılan binlerce deney de bunu doğrulamıştır. Yeni fizik kuramları bu olgunun yerellik denen bir şeyle ilgili olduğunu söylüyor. Uzayı bir ızgara üzerindeki noktalar kümesi olarak düşünürsek, bu noktalar ancak az sayıdaki komşu noktalarla etkileşebilir. Yani noktalar arasında bir uzaklık kavramı mevcuttur. Her nokta ancak yakın komşusu olan birkaç nokta ile doğrudan etkileşebilir. Daha uzak bir nokta ile etkileşmek istediğinde bunu noktadan noktaya sıçrayarak, yani daha çok adım atarak yapmak zorundadır. Uzaklık ne kadar çoksa, o kadar fazla sıçrama yapar. İşte etki hızını sınırlayan şey budur. Uzayda yerellik ilkesi geçerli olmasaydı iki nokta arasında ışıktan hızlı etkileşimler, hatta sonsuz hızlı etkileşimler mümkün olabilirdi. Ancak evrenimizde yerellik ilkesinin geçerli olduğunu biliyoruz. İşte etki hızını (yani ışık hızını) sınırlayan şey bu ilkedir.

Bunu domino taşları benzetmesi ile daha kolay anlatabiliriz. Uzayı art arda dizilmiş domino taşlarından oluşmuş gibi düşünebiliriz. Bir domino devrildiğinde diğerini devirir ve bu şekilde devam eder. Dikkat edilirse, birinci dominonun ikinciyi devirmesi için bir miktar zaman gerekmektedir. O hâlde dominoların birbiri ardına devrilmeleri belli bir hızın üstüne çıkamaz. Bunu yayılan bir dalga olarak düşünebilirsiniz ve bu dalganın yayılma hızı sabittir. İşte bu etki hızıdır. Evrende de buna benzer bir şey gerçekleşmektedir.