Evrendeki büyük ve orta ölçekteki yapıların fiziksel teorilerini yaratan astrofizik, yıldızların ve gezegenlerin nasıl olduğunu açıklayan astrofizikçiler ile var olmaktadır. Astrofizikçiler, evren ve onun içindeki yerimizi anlamaya çalışırlar.
Astrofiziğin hedefleri, evrenin nasıl işlediğini bulmak, nasıl başlayıp evrimleştiğini keşfetmek ve gezegenlerde yaşam aramaktır. NASA ile özdeşleşen bu hedefler, çeşitli sorular etrafında toplanmaktadır. Bu sorular ise “evren nasıl işler, biz buraya nasıl geldik ve yalnız mıyız” şeklindedir.
[renkbox baslik="Ali Kuşçu Kimdir? Hayatı ve Eserleri" link="https://bilgihanem.com/ali-kuscu-kimdir/" resim="https://bilgihanem.com/wp-content/uploads/2016/02/ali-kuscu-kimdir-hayati-eserleri.jpg" renk="siyah" yenisekme="evet"][/renkbox]
En eski bilim dallarından olan astronomi, teorik astrofizikçi Isaac Newton ile başlamıştır. Kendinden önceki gök bilimciler, karmaşık matematiksel modeller kullanırken, Newton astronomi ve astrofizik alanlarında bir devrim başlatmıştır.
Astrofizik Nedir?
Astronomi biliminin bir dalı olan astrofiziğin kelime anlamı gök fiziği veya yıldız fiziğidir. Astrofizik uzay boşluğunda bulunan gökcisimlerini ve bu cisimlerin içerisinde gerçekleşen olayların fiziksel ve kimyasal yapılarını inceleyen bilim dalıdır.
Geçmişte yani tarihin en eski zamanlarında, ilk olarak gök cisimlerin konumlanışları ilgi odağı olmuştur. İnsanlar ışık saçan bu gök cisimlerinin bazılarının yer değiştirdiğine şahit olmuştur. Böylelikle yıldızlar ve gezegenler arasında farklılıklar olduğunu anlayabilmişlerdir.
Araştırmalar sonucunda cisimler, parlaklıklarına göre sınıflandırılmış ve astronominin alt dalı olan fotometri bilimi doğmuş, ilerlemiştir. Görülen cisimlerin çok hassas bir sıcaklık ölçer ile incelenmesiyle yakınlık ve uzunluk belirlenmiş olur. Ayrıca yıldızlarda ışın saçma özelliği de astronomi alanında önemli veriler sağlamıştır. Parlaklık derecesi bir şekilde hesaplanabilmektedir.
Yapılan araştırmalara göre gökyüzündeki cisimlerin aralarındaki mesafeler boş değildir. Bu alanlar uzay tozu adı verilen bazı katı parçacıklarla doludur. Bu tozlar mavi ışığın kırılmasına etki ederek uzak bölgelerdeki yıldızların kırmızı renkte görünmesini sağlar. Ayrıca oluşan ışığın bir kısmını da atmosfer yutar.
Astrofizik Nasıl Doğdu?
Teorik astrofizikçi Isaac Newton ile başlayan astrofizik, kendinden öncekilerin karmaşık modellerini ortadan kaldırarak, daha anlaşılır bilgilere ışık tutmuştur.
Newton, tek bir teorinin uzaydaki uydularla gezegenlerin yörüngelerini ve Dünya’daki bir topun hareketini aynı anda açıklandığını gösterdi. Bu teori ile göklerin ve yeryüzünün aynı fizik kanunlarına tabi olması gibi, şaşırtıcı bir sonuç elde etmiş oldu.
Newton’un modelini öncekilerden ayıran en önemli şey ise bu modelin tanımlayıcı olduğu kadar tahminci olmasıydı. Kendinden sonraki gök bilimcilere ilham veren Newton’un modeli ile birçok keşif yapılmıştır.
Uranüs’ün yörüngesindeki sapmalara dayanarak gök bilimciler, Neptün olarak gözlenip adlandırılacak olan yeni bir gezegenin yerini öngörmüşlerdir. Astrofiziğin, tanımlayıcı özelliği kadar tahminci olması, olgunlaşmış bir bilimin işaretidir.
Uzak nesnelerle etkileşim içinde olmanın tek tolu yaydıkları radyasyonu gözlemlemek olduğu için astrofizik, bu radyasyonu üreten mekanizmaları açıklayacak teorilerin çıkarımını yapmaktadır. Bunlardan daha fazla bilgi ortaya çıkarmak için fikirler ortaya koymak zorundadır.
19. yüzyılın ortalarında belli maddelerin ısıtıldığında emdiği ve yaydığı ışığın özel sıklıklarını gözlemleme anlamına gelen tayfsal analiz biliminin ortaya çıkması ile yıldızların doğası hakkında ilk fikirler oluşmaya başlamıştır.
İlk tayf ölçümü, yıldızların yeryüzünde de var olan maddeleri içerdiklerinin ilk kanıtını sağlamıştır. Aynı zamanda, bazı bulutsuların yıldız içeriyor olmalarına rağmen bazılarının sadece gazdan oluştuğunu ortaya koymuştur.
Tayf ölçümü ile ortaya çıkan bilgiler, bazı bulutsuların bulutsuz değil, farklı galaksiler olduğu fikrini sağlamlaştırmaya da yardımcı olmuştur.
1920’li yılların başlarında Cecilia Payne, tayf ölçümü kullanarak yıldızların büyük oranda hidrojenden oluştuklarını keşfetmiştir. Ayrıca yıldızların spektrumları, Dünya’dan ne hızla uzaklaşıp yakınlaştıklarını belirleme imkanı da vermiştir.
1930’lu yıllarda Doppler kayması ve Einstein’in genel görelilik teorisini birleştiren Edwin Hubble, evrenin genişlediğine dair güçlü kanıtlar elde etmiştir. Einstein’in teorisi tarafından da öngörülen ve Big Bang teorisinin temelini oluşturmuştur.
19. yüzyılın ortalarında ise Lord Kelvin ve Gustav Von Helmholtz, yerçekimsel çöküşün Güneş’e güç verebileceği üzerine düşünmeye başlamıştır. Sonucunda da bu yolla elde edilen enerjinin yalnızca 100 bin yıl süreceğini fark etmişlerdir.
50 yıl sonra Einstein’in E=mc2 denklemi, astrofizikçilere gerçek enerji kaynağının ne olduğunun ipuçlarını vermeye başlamıştır.
1957 yılında karı-koca gök bilimci olan Geoffrey ve Margaret Burbidge ile fizikçiler William Alfred Fowler ve Fred Hoyle, yaşları arttıkça yıldızların daha sonraki nesillerdeki yıldızlara da geçen büyük miktardaki ağır elementleri nasıl ürettiklerini göstermiştir.
Elde Edilen Spektroskopik Veriler
Uzay istasyonlarının ve uzaya ulaşmak için araçların keşfedilmesi ile cisimlerin ışıklarının değişikliğe maruz kalmadan tespit edilmesi başarılmıştır. Newton ve Wollaston gibi ünlü bilim adamları ile başlayan bu süreç; Fraunhofer ve Kirchoff gibi isimlerin çalışmaları ile ilerlemiştir.
Çalışmalar sayesinde cisimlerin; belirli oranda elektromanyetik dalga yaydıkları ve bu orandaki radyasyonu yuttukları anlaşılmıştır. Yıldızların incelenmesiyle yıldızların cinslerini, sıcaklıklarını öğrenmek mümkün olmuştur.
Örneğin güneşin ışıkları ile ilgili çalışmayı Wollaston yapmıştır. Güneşte sodyum atomuna benzer karanlık çizgiler keşfetmiştir. Wollaston çalışmasının ardından Fraunhofer çizgileri isimlendirmiştir.
Güneşin tabakalarından çıkan tayf, dış alanlarda buhar halindedir ama sıcaklığı daha az derecelerde olan sodyum atomlarınca yutulur. Bu durum Kirchoff tarafından açıklanmıştır: “Bir radyasyonu iyi yayabilen cisimler, yine aynı radyasyonu iyi emebilirler.”
Yıldızlar yaydıkları radyasyon oranlarına göre sınıflandırılma yapıldığında belli gruplar oluşmuştur. Bu gruplar astronomi biliminde Hertzsprung-Russel diyagramı ile açıklanır. Spektroskopik çalışmalarda yıldızı oluşturan maddelerle beraber, bağıl oranları da belirlemek mümkün hale gelmiştir.
Her yıldızın kendine has özellikleri olması ile yıldızlar kolaylıkla sınıflandırılmaktadır. Böylece kolayca da yorumlanabilir. Örneğin çizgi genişleyebilir ya da incelebilir. Bu duruma neden olan durum manyetik etkidir ve bilimde zaman etkisi olarak isimlendirilmiştir.
Astrofizikte Elde Edilen İleri Gelişmeler
1930’lu yıllara kadar ışık bandı üzerine yapılan incelemeler elde edilmişken; görünen ışık radyasyonunun incelenmesi gerektiği anlaşılmış ve büyük teleskoplar üretilmiştir. Bu sırada uzaydan gelen yüksek kozmik ışınlar tespit edilmiş ve bu ışınların yüksek enerjili atom çekirdekleri, proton, elektron ve nötronlar olduğu öğrenilmiştir.
Bu çalışmalar devam ederken; insanlık tarihindeki önemli gelişmelerden olan radyo dalgaları keşfedilmiştir. Bu durum radyo-astronomi bilim dalının gelişmesine olanak sağlamıştır. Bu bilim dalı adına araştırma yapabilmek için büyük radyo teleskopları üretildi ve kullanıldı.
Bu alandaki incelemeler 1960 yıllarında radyo dalgaları yayan yüzlerce hatta binlerce gök cisminin keşfedilmesi gibi bir sonuca ulaştı. Bu cisimlerin bazıları ışık yayabilme özelliklerine sahiptir. Işık yayan ve radyo dalgası veren bu cisimlere kuasar ismi verilmiştir.
Günümüz tarihindeki astrofizik incelemelerinde temel nokta şudur; gök cisimlerinden gelen her türlü radyasyon dalgası uzay tozu içinden geçişi esnasında ve özellikle atmosfer alanında ciddi değişikliklere uğrarlar. Bu ışınlar haricinde atmosfer dışında insanların oluşturduğu uzay istasyonlarında incelenmesi durumunda daha doğru bilgiler elde edilebilecektir.
Astronomi, Kozmoloji ile Astrofizik Arasındaki Farklar
Kardeş bilim dalları olması nedeniyle astronomi, kozmoloji ve astrofizik arasındaki farkın ne olduğu konusu fazlasıyla merak edilmektedir.
Öncelikle astronomi; göz cisimlerinin pozisyonları, parlaklıkları, hareketleri gibi karakteristik özelliklerini belirlemek ve ölçmekle yükümlüdür. Astrofizik ise evrende orta boyda sayılan cisimlerin fiziksel teorilerini oluşturmakla ilgilenmektedir.
Kozmoloji ise astrofiziğin yaptığı işlemin aynısını daha büyük oluşumlar için yapmaktadır. Yani evreni bir bütün olarak ele almaktadır.
Her biri birbirinden farklı alanlar olsa bile hepsi bir araya gelerek bütünlük oluşturmaktadır. Bir durumun yorumlanabilmesi için bu üç bilim dalının uzmanları bir araya gelerek yorumlarda bulunmaktadır.
[renkbox baslik="Teleskobun İcadı: Teleskop Nedir? Ne Zaman? Kim Tarafından Bulundu?" link="https://bilgihanem.com/teleskobun-icadi-teleskop-nedir/" resim="https://bilgihanem.com/wp-content/uploads/2016/10/teleskobun-icadi-nasil-kim-tarafindan-bulundu.jpg" renk="siyah" yenisekme="hayir"][/renkbox]
Astrofizikçi Ne Yapar?
Astrofizikçilerin temel hedefleri; evreni ve içindeki yerimizi anlamaya çalışmaktır. Bu konuda teoriler üreterek, astrofiziğin hedefleri doğrultusunda ilerleyen bilim insanlarıdır.
NASA’da çalışan astrofizikçilerden örnek vermek gerekirse; evrenin nasıl çalıştığı, oluşumu ve gelişimi, yıldızlar etrafındaki gezegenlerde yaşam arayışı gibi çalışmalarla ilgili oldukları görülmektedir.
Astrofizikçiler, belli sorular etrafında çalışmalarını yürütmektedir. Bu sorular, kendi çalışmalarına göre çeşitlenirken, temelinde evren nasıl çalışır, buraya nasıl geldik ve bizden başka kimlerle birlikte yaşıyoruz soruları bulunmaktadır.
