Avrupa Uzay Ajansı tarafından gönderilmiş olan Gaia Uydusu (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics*), bir milyar yıldızla ilgili ilk ölçümlerini tamamladı. Bu veri ile yapılan ilk katalog, bugüne dek yapılan en kapsamlı gökyüzü taramasıdır**. İçinde yaşadığımız galaksinin en kapsamlı üç-boyutlu haritasını oluşturmakta olan Gaia, çok sayıda yıldızın konumlarını ve uzay hareketlerini çok duyarlı bir biçimde ölçmektedir. Daha önce hiçbir biçimde bu kadar duyarlı ve ayrıntılı veri elde edilememişti. Bu veri sayesinde, galaksimizde yıldızların nasıl dağıldığını ve nasıl hareket ettiklerini çok daha iyi anlayabileceğiz.
Gaia Uydusunun Görevleri ve Özellikleri
19 Aralık 2013 tarihinde gönderilen uydu, bilimsel çalışmasına 2014 Temmuz ayında başladı. Yayınlanan ilk veri, 2015 Eylül ayına kadar olan gözlemleri kapsıyor. Bu veriye bakılınca Gaia’nın ne kadar olağanüstü bir veri elde ettiği açıkça görülebiliyor. Yarım metreye 1 metre boyutlarında bir algılayıcı alanda toplam 106 CCD kullanılıyor ve yine toplam 1 milyar duyarlı noktadan oluşuyor. Bizim teleskoplarda kullandığımız algılayıcı CCD kameralar bunlardan yalnızca 1 tanesi kadar.
Gaia Güneş etrafında bir yörüngede, Güneş ile Dünyanın oluşturduğu ikili sistemin çok özel bir noktası olan L2 Lagrange noktasında konumlanmış olarak dolanıyor. Bu nokta, Dünya’nın Güneş’e göre tam aksi tarafında ve 1.5 milyon kilometre uzaklıkta bulunuyor.
Astronomide sıklıkla kullandığımız Roche Geometrisi Modeli vardır. Bu modele göre ikili bir sistemde, her iki cismin çekim etkilerinin dengelendiği özel noktalardan birine konumlanan bir cisim, bu ikili sisteme göre hep aynı yerde kalmaktadır. Böylece Gaia da bu noktalardan biri olan L2 noktasında, Güneş etrafında Dünya’dan daha büyük bir yörüngede dolanmaktadır.
Gaia verisinin işlenip bilimsel anlamda kullanılabilir veriye dönüşmesi için 450 kadar bilim insanı ve yazılımcı çalışıyor. Bu görevliler Avrupa Birliğinden 20 farklı ülkeden ve bunların dışında Cezayir, Brezilya, İsrail ve ABD’den.
Gaia’nın toplam maliyeti 1 milyar Euro kadar. Bunun 450 milyon Euro kadarı asıl uyduya, kalanlar da işletme ve diğer giderlere harcanıyor. Gaia adını optik girişimölçerden alsa da, son halini aldığında tasarımı biraz değişmesine karşın adı korunmuş.
Şu ana kadar uydu kusursuz olarak görevini yapmış ve 5 yıllık görevi boyunca tüm gökyüzünü birden çok kez tarayarak yalnızca duyarlı konum ölçümleri değil, aynı zamanda pek çok yıldızın zamana bağlı özellikleri ile ilgili de bilgi vermiş olacak. Gaia’nın yapmakta olduğu işle ilgili olarak on yıldan fazla zamandır çalışılıyor. Bunun için farklı disiplinlerden bilim insanları birlikte çalışma yürütüyor. Sonuçta elde edilecek 1 milyar yıldızın verisine ek olarak, önceden Hipparcos uydusu ile gözlenmiş iyi bilinen 2 milyon kadar yıldızın da ayrıntıları inceleniyor.
Daha önceki çalışmalarla Gaia’nın bu yıldızlarla ilgili çalışması ile elde edilen verinin karşılaştırılmasıyla, paralaks (ıraksınım) ve öz hareket konusunda iyi bir bağlantı belirlenecek. Paralaks, bir yıldızın konumunda, Dünyanın Güneş etrafındaki hareketinden dolayı gözlenen çok küçük görünür hareket olarak tanımlanabilir. Bu hareket, yıldızın bizden uzaklığına ve yıldızın galaksi içindeki hareketine de bağlıdır. Veriler incelenerek tüm uzaya dağılmış 2 milyon yıldızın uzaklık ve hareketleri ayrıntılı bir biçimde belirlenecek. Böylelikle öncekinden 20 kat fazla yıldız içeren ve 2 kat daha duyarlı bir katalog yapılabilecek.
Öncüsü Hipparcos Uydusu
Daha önce gönderilmiş olan Hipparcos uydusuyla en yakın açık küme olan Hyades‘in üç-boyutlu yapısı oluşturulabilmiş ve 1600 ışıkyılı uzaklığa kadar olan kümelerin uzaklıkları ölçülmüştü. Gaia’nın ilk verisi ile 4800 ışıkyılı uzaklığa kadar 400 kadar kümenin yıldızlarının uzaklıkları ve hareketleri ölçülebilecek.
Yapılan Bazı Çalışmalar
En yakın 14 açık küme için yapılan ön çalışmalar, bazı yıldızların küme merkezinden oldukça uzakta olduğunu, bu yıldızların galaksideki yıldız sayısını arttıracak biçimde kümeden kaçtıklarının belirlendiği belirtiliyor.
Bir diğer çalışma ise ritmik olarak şişip büzülen 3194 değişen yıldızın dönemli ışık değişiminin elde edilmesi. Gaia’nın ilk aylarda pek çok kez gözlediği ve galaksimizin uydularından biri olan adı Küçük Magellan Bulutundaki (cüce galaksi) pek çok değişen yıldızın ışık değişim verisi elde edilmiş durumda. Bunlardan 386 tanesi ise yeni bulunan değişen yıldız.
Bu biçimde şişip büzülen farklı türden değişen yıldızlar bulunuyor ve bunların arasında yer alan Cepheid ve RR Lyrae türü olarak adlandırılan değişen yıldızlar iyi birer uzaklık belirteci olarak kullanılabiliyor. Paralaks yoluyla pek çok yıldızın uzaklığı belirlenebilecek ancak bu tür değişen yıldızlar da dolaylı yoldan uzaklık belirlenmesini sağlayarak hem denetlemeye katkı sağlayacaklar hem de çok daha uzak gökadaların uzaklıklarının belirlenmesine yardımcı olacaklar.
Gaia’nın bu tür değişen yıldızların verisini sağlamasıyla, günümüzde bilinen Dönem-Parlaklık bağıntısı çok daha duyarlı bir denkleme dönüştürülecek ve bu da uzak galaksilerdeki bu tür yıldızların gözlenmesiyle o galaksilerin uzaklıklarının çok duyarlı biçimde belirlenmesine yardımcı olacak.
Gaia yalnızca galaksimizle ilgili ayrıntılı ölçümler yapmayacak, örneğin Güneş sistemi içinde de bazı gözlemler yapacak. Temmuz ayında çok uzak bir yıldızın önünden geçen Plüton gezegeni, atmosferinin incelenmesini sağladı. Bu tür örtme gözlemleri yeryüzünde Güneş tutulmasına benzer biçimde dar bir bant içinde gözlenebiliyor. Bu nedenle yıldızın konumunun çok duyarlı bir biçimde bilinmesi gerekiyor. Gaia bu yıldızın uzaklığının, önceden bilinen değere göre 10 kat daha duyarlı olarak hesaplanmasını sağladı. Bu sayede de tutulma gözlenebildi.
Bu tür gözlemlere bakıldığında, Gaia’nın astronomide gözlemsel olarak devrim niteliğinde sonuçlar sağlayacağı açıkça görülüyor.
Gaia’nın gözleyeceği yıldız sayısı, 1 milyar kadar yıldız, galaksimizdeki yıldızların sayısının en iyi ihtimalle yalnızca %1’i kadar. Görev 2020’de tümüyle tamamlandığında, 1 milyar yıldızın uzaklık ve hareketleri çok büyük duyarlılıkla ölçülmüş olacak. Bu da pek çok yıldızın sıcaklık, evrim gibi özelliklerinin çok daha duyarlı olarak belirlenebilmesine ışık tutacak.
Türkiye’de Benzer Çalışmalar
Bu tür çalışmalarda yer alan ülkeler, bu kadar büyük yatırımları tek başlarına yapabilecek kadar zengin değiller ya da yatırımlarını bu denli yüksek tutmayı yeğlemiyorlar. Bizde de durum aynı. Bu nedenle ülkemizin bu tür çalışmaları tek başına yapması çok büyük yatırımlar gerektirmesi nedeniyle olanaksız. Ancak Avrupa Birliğine üye olunursa ya da en azından Avrupa Uzay Ajansına üyelik başvurusu yapma durumunda kabul alınırsa, bu tür çalışmalarda çok daha az bir katkıyla, örneğin %5 gibi bir tutarla ortak konumunda olabiliriz ve ülkemizin bilim insanları da bu tür projelerde ana araştırmacı konumunda yer alıp çalışabilirler.
İlk bakışta bunun için ödenecek miktarlar, örneğin yıllık üyelik aidatları çok büyük miktarlar gibi görünse de, ortaklığın getirdiği olanaklara bakıldığında ülkemizin yalnızca astronomi değil, başta mühendislik olmak üzere bir çok farklı disiplinde hem deneyim kazanma hem de yeni fırsatlar yakalama konusunda oldukça kazançlı olacağını söyleyebiliriz.
Hazırlayan: Prof. Dr. Varol Keskin
Editör: Ögetay Kayalı
Referanslar
- ESA Gaia Satellite, <https://sci.esa.int/web/gaia>
* Gaia’nın açılımının Türkçesi: Astrofizik için Küresel Konumölçüm Girişimölçeri
** Bu yazı ilk olarak 28 Eylül 2016 tarihinde yayınlanmıştır. Bilgilerin güncelliği kontrol edilmelidir.
