Görsel Bölge Dışı Astronomi: Giriş

Astrofiziksel herhangi bir kaynak hakkında edinebileceğimiz bilgiler, onlardan gelen ışığı inceleyerek başlar. Elektromanyetik spektrumda (tayfta), ışığın görünür bölgesi, devasa bir okyanusta bir bardak su kadar bir alanı ifade eder. Bu yüzden yalnızca görsel bölgede çalışmak, elde edebileceğimiz bilgilerin de çok ufak bir miktarına ulaşabileceğimiz anlamına gelir. Bu yüzden astronomlar ve astrofizikçiler için görsel bölge dışı astronomi büyük bir önem teşkil ediyor.

Işık, bir elektromanyetik radyasyon olduğundan, ışığın doğasını anlamak, gözlemlediğimiz kaynağın özelliklerini anlamak için oldukça önemlidir. Bazen koşullar, istenilen gözlemin yapılmasına engel olur. Bu yüzden alternatif yeni metotlar geliştirmek gerekir. Bu gözlem metotları foton kaynaklı olabileceği gibi, foton kaynaklı olmayanlar da vardır. Foton kaynaklı yaptığımız gözlemler, elektromanyetik spektrumdan (tayftan) da bildiğimiz üzere herhangi bir dalga boyunu ifade eden seviyelere karşılık gelir: Radyo dalgaları, mikrodalga, kızılöte, görünür bölge, moröte, X-ışını ya da Gama ışını. Bunun yanında foton kaynaklı olmayanlar: Gravitasyonel dalgalar ve nötrinolardır.

Her dalga boyundan foton, farklı bir enerjiye sahip olduğu için, farklı maddeler üzerinde farklı etkilere sahiptir. Kaynaktan çıkan bir foton, yolculuğu sırasında bir atom veya molekülle karşılaşıp onu uyartabilir ya da molekülün ayrışmasına sebep olabilir veya kırılım ya da saçılıma uğrayabilir. Yaptığımız gözlemin, her şeyi barındıran kozmos içinde yapıldığını hatırlayın, dolayısıyla tüm çeşitliliklerle karşılaşmamız kaçınılmaz.

Herhangi bir dalga boyunda gözlem yapmanın ne gibi avantajları ve dezavantajları olduğunu ayrı ayrı tartışacağız. Fakat eğer ışığın temel doğasını anlayabilirseniz, tüm bu alandaki çeşitliliği ayrı ayrı aklınızda tutmak zorunda kalmazsınız. X-ışınları oldukça yüksek enerjili fotonlardır, dolayısıyla bir X-ışını kaynağının sıradan bir olaydan gelmeyeceğini biliriz. Ancak karadelikler gibi, maddeyi üzerine düşürmeden önce, çevresindeki toplanma diskinde toplayıp, kütle çekimsel ve sürtünme kaynaklı sebeplerden ötürü, diskteki maddeyi aşırı yüksek sıcaklıklara çıkartabilecek güçlü yapılardan geldiğini biliriz. Herhangi bir gezegenin X-ışını kaynağı olması şaşırtıcı olurdu. Burada hatırlamamız gereken şeylerden biri de ışımanın doğası olan kara cisim ışıması. Bir cisim ne kadar sıcaksa, yaptığı ışıma da o kadar artar ve yüksek enerjili bölgeye doğru kaymaya başlar. (Bkz. Yıldız Astrofiziği: Kara Cisim Işıması)

Şekil 1. Elektromanyetik spektrum.
Şekil 1. Elektromanyetik spektrum.

Foton Kaynaklı Gözlemler

Görsel bölge, en basit gözlemsel metotları barındırır. Görsel bölgeyi biz kendi içerisinde parçalara böleriz. Hatta bu parçalama şekli yalnızca bir tane değildir ve araştırdığımız özelliğe göre değişir. Genellikle UBV (Johnson-Morgan) fotometrik sistemi kullanılır. Burada U moröte (ultraviolet), B mavi (blue), V ise görünür (visual) kelimelerine karşılık gelir. Moröte her ne kadar görünür bölge dışında olsa da, burada görünür bölgenin moröte ile olan sınırından bahsediyoruz. Aynı zamanda bu sistem UBVRI olarak da genişletilir (Johnson-Cousins). Buradaki R kırmızı (red), I ise kızılötedir (infrared). Yine buradaki kızılöte, hemen kırmızı dalga boylarının sınır bölgesine gelir.

Görsel bölgede yaptığımız bu parçalama sayesinde, kullandığımız UBVRI filtreleri, ışığın sadece belirli dalga boylarını geçirerek, cismin o bölgede ne kadar parlak olduğuna bakar. Örneğin B filtresinde elde ettiğimiz parlaklık değerini V parlaklığından çıkararak B-V parlaklığını tanımlarız. Bu bir yıldızın rengi hakkında önemli bilgiler verir. Eğer B-V değeri pozitifse, B'nin sayısal değeri, V'den daha büyüktür. Astronomide parlaklıklar ters sayısal değerlere sahip olduğu için, kadir değeri yüksek olan B demek, B bölgesinde daha sönük bir cisim demektir. Örneğin B=13.2 kadir, V=12,7 kadir olsun. Bu durumda cisim V bölgesinde daha parlaktır. Böylelikle mavi bir yıldız için B-V'nin negatif olması gerektiğini görürüz. Bu sistemin getirdiği bilgiler bu konunun kapsamı dışında olduğundan, ayrıca bir başlık altında inceleyeceğiz.

Görsel bölgenin dışındaki alanlar ise, bilgi bakımından oldukça doludur. Örneğin kızılöte, görsel bölgeye göre daha büyük dalga boylarına sahip olduğundan, yıldızlararası gaz ve toz ortamından etkileşmeden rahatlıkla geçebilir. Böylelikle, görsel (optik) bölgede ışık alamadığımız yeni yıldız oluşum bölgelerini, kızılötede gözleyebiliriz.

Bazı kaynaklarda doğal olarak mikrodalga yayarlar (maserlar). Bu yapıların fiziksel özellikleri, bize oradan olan biten hakkında bilgi verirken, aynı zamanda bu yapının spesifikliği sayesinde kozmolojik uzaklık ölçümleri yapmak mümkün olur. Benzeri bir şekilde kozmik mikrodalga arka plan ışıması (CMB) de, 2.7 Kelvin sıcaklığındaki bir ışıma olduğundan, gözlemleri mikrodalga bölgede yapılır. Tüm bunlarla ve diğer bölgelerle ilgili detayları, ayrıca kendi başlıkları altında inceleyeceğiz.

dalgalar_sicakliklar_enerjiler_calisma_alani
Elektromanyetik dalgalar ve bunlara denk düşen yaklaşık enerjileri, dalga boyları ve sıcaklıkları. Aynı zamanda bu dalgalar ile temelde neler araştırıldığı...

Foton Kaynaklı Olmayan Gözlemler

Geçtiğimiz yıllarda, Einstein'ın 100 yıl kadar önce öngördüğü gravitasyonel dalgaların keşfi, astronomide yepyeni bir alanın doğmasına sebep oldu. Özellikle karadelikler gibi, ışık elde edemediğimiz astrofiziksel cisimler, gravitasyonel dalgalar yaymaktadır. Bu sayede, foton kaynaklı gözlem yapamadığımız, haliyle hakkında bilgi edinmekte çok zorlandığımız cisimlerle ilgili bilgi edinmemiz mümkün olmaya başladı.

Bunun yanında uzun zamandır bildiğimiz, nükleer tepkimeler sonucunda ortaya çıkan ve maddeyle neredeyse hiç etkileşmeyen nötrinolar da ayrı bir gözlem alanıdır. Bunlar madde ile çok az etkileşime geçtiklerinden, sürekli içimizden geçip gitmekte ve bu yüzden hayalet parçacıklar olarak adlandırılmaktadır. Fakat ender de olsa etkileşirler ve bunları da yakalayıp gözlemlerini yapmak için çeşitli gözlem araçları kurmuş durumdayız.

Hangi enerjiye sahip, hangi türden nötrinoların, hangi nükleer tepkimeler sonucunda açığa çıkacağını laboratuvarlarımızdan bildiğimiz için, yaptığımız nötrino gözlemleri bize, gerçekleşen nükleer tepkimeler hakkında bilgi verirler. Hatta bu yüzden başlangıçta Güneş için öngördüğümüz modellerin, Güneş'ten gelen nötrino kaynaklı gözlemlerle uyuşmadığını fark ettik ve bu durum nötrino problemi olarak anılmaya başlandı. Bu problem 2002 yıllarında çözülerek bir Nobel ödülü getirdi.

Ögetay Kayalı

Referanslar
1. Melike Afşar, Non-Optical Astronomy (2015-2016 Fall), Ders Notları
2. Boer & Seggewiss, Stars and Stellar Evolution

Ögetay Kayalı

Astronom. Özel ilgi alanı teorik kozmoloji, özellikle Einstein'ın görelilik kuramının modifiye edilmesi (modified gravity) üzerine uğraşıyor. Bunların yanında ender bulduğu zaman aralıklarında kafasına esince programlama, 3B modelleme, makineler, tasarım, fotoğrafçılık, resim ve satranç ile de ilgileniyor.

Ögetay Kayalı 120 makale yazdıÖgetay Kayalı tarafından yazılan tüm makaleleri gör