Astronomi

Astronomi, gök bilimi ya da gökbilim gök cisimlerinin kökenlerini, evrimlerini, fiziksel ve kimyasal özelliklerini açıklamaya çalışan doğa bilimi dalıdır. Astronominin sınırlı ve özel bir alanı olan gök mekaniği ile karıştırılmaması gerekir. Astronomi daha açık bir deyişle, yörüngesel cisimleri ve Dünya atmosferinin dışında gerçekleşen, yıldızlar, gezegenler, kuyrukluyıldızlar, kutup ışıkları, gökadalar ve kozmik mikrodalga arkaalan ışınımı gibi gözlemlenebilir tüm olay ve olguları inceleyen bilim dalıdır.
Astronomi terimi Eski Yunanca'daki astron ve nomos (άστρον ve νόμος) sözcüklerinden türetilmiş olup "yıldızların yasası" anlamına gelir. Asteroitlerin ve kuyruklu yıldızların keşfindeki katkıları göz önüne alınırsa astronomi, amatörlerin de şimdi de etkin bir rol oynayabildikleri seyrek bilim dallarından biridir.
Astronomi yeryüzündeki en eski bilimlerden biri olarak kabul edilir. Arkeolojik bulgular, en eski çağlarda bile insanların gök hakkında bilgileri olduğunu ortaya koymaktadır. Cilalı Taş Devri'nde insanlar ekinoksların tekrarlayan özelliğini, mevsimlerle ilişkisini ve bazı takımyıldızları bilmekteydiler. Çağdaş gök bilimi gelişimini, özellikle Antik Çağ'daki ve onları izleyen matematikçilere ve Orta Çağ'ın sonunda keşfedilmiş gözlem aletlerine borçludur. Başlangıçta ayrılmaz bir ikili sayılan ve paralel olarak ilerleyen astroloji (günümüzde bir sözdebilim olarak kabul edilir) ve gök bilimi zamanla yollarını birbirlerinden ayırmak zorunda kalmışlardır.
Antik Çağ'da astronomi
Antik Çağ'da gök biliminin gelişimindeki önemli hususlar olarak şunlar söylenebilir:
Astronomi önceleri yalnızca, çıplak gözle görülen gök cisimlerinin gözlemi ve hareketleri hakkındaki öngörülerden oluşuyordu. Eski zamanlarda gözlemler çıplak gözle yapılıyorsa da o zamanlar günümüzdeki gibi sanayi ve ışık kirliliğinin bulunmayışı insanlara büyük bir avantaj sağlıyordu. Bu yüzden antik çağda yapılan gözlemlerin günümüzde yapılması neredeyse olanaksız derecesinde zordur.
Eski insanların dairesel tarzda dikmiş oldukları 6.500 yıllık megalitlerin (Nabta Playa, Stonehenge) astronomik gözlem amacıyla kullanıldıkları sanılmaktadır.
Eski çağlarda astronomide ilerlemiş uygarlıklardan bazıları, Çin, Hint, Sümer, Babil, Mısır, Toltek, Zapotek ve Maya uygarlıklarıdır.
Rig-Veda'da Güneş'in hareketine bağlanan 27 takımyıldızdan ve 13 bölümlü zodyaktan söz edilir.
Mayalar ise teleskopları olmadıkları halde Venüsün evrelerini ve tutulmalarını tam olarak saptayabilmişlerdi.
Antik Yunanlar'ın gök bilimine yaptıkları en önemli katkı, yıldızları kadir derecelerine göre sınıflandırmaya çalışmış olmalarıdır.
Orta Çağ'da astronomi
Orta Çağda astronomi bilgilerinin İslam bilginlerince geliştirildiği ve bu bilgilerin sonradan Batı'ya aktarıldığı görülür.
Astronomiyi geliştiren bu İslam bilginlerinden başlıcaları şöyle sıralanır:
Fergani (805880), Gök cisimlerinin hareketleri üzerine yazılar yazdı, ekliptiğin eğikliğini hesaplamasını sağladığı gözlemlerde bulundu.
Kindi (801873), astronomi konusundaki açık düşüncelerini, içerisinde soruların ve cevapların, "Hava değişimi", "Güneş tutulması", "Yıldızların ışınları" tezlerinin bulunduğu 40 bölümden oluşan "Yıldızlardaki Kanun" adlı kitabında toplamıştır.
Dinaveri (820-896) İranlı Kürt astronom. Astronomi ve güneş tutulmaları ile ilgili pek çok eser yazdı, Dineveri ayrıca yıldızlarla ilgilenen gözlemevi sahibi biri olarak biliniyor.
Battani (855923), Güneş Yılını 365 gün, 5 saat, 46 dakika ve 24 saniye olarak ölçmüş bilim insanı.
Hasib el-Mısri (850930), Mısırlı matematikçi
Harizmi (780-850) astronomi ve usturlab ile ilgili üç eser yazdı.
Farabi (872950) büyük filozof ve bilgin.
Khojandi 10. yüzyılın sonunda Tahran yakınında bir gözlemevi inşa etti.
Ömer Hayyam (10481131), cetveller hazırladı, takvimi geliştirdi.
İbn-i Heysem (9651039), matematikçi ve fizikçi.
Biruni, (9731048), Yetmiş adet astronomi ve yirmi adet de matematik kitabı bulunmaktadır.
Nasirüddin Tusi (12011274), filozof, matematikçi, astronom ve ilahiyatçı; trigonometrinin kurucularından biri olarak kabul edilir.
Gıyaseddin Cemşid (13801429), (Özbekistan)
Uluğ Bey (1393 - 1449) Timur İmparatorluğu'nun 4. hükümdarı. Matematikçi ve astronom.
Ali Kuşçu (1403 - 1474) Türk astronom, matematikçi ve dilbilimci
Gök bilimin gelişmesinde devlet adamlarının yapmış olduğu kişisel girişimler de önemli bir yer tutmaktadır. Selçuklu Hanedanı döneminde yaşamış olan Kırşehir emiri Caca Bey burada kendi adıyla kurmuş olduğu medresede gök bilimin gelişmesine imkan sağlayacak ortamı oluşturmuştur.
Rönesans'ta astronomi
Kopernik Güneş merkezli güneş sistemi modelini fikir olarak ortaya attı.
Kopernik'in fikri Galileo ve Kepler tarafından savunuldu, geliştirildi ve düzeltildi.
Kepler Güneşin çevresindeki gezegenlerin hareketini belirleyen bir yasalar sistemi olduğunu düşünen ilk kişi oldu.
Çekimi hareket yasalarıyla tanımlayan Newton oldu. Böylece gezegenlerin hareketine makul bir açıklama getiren ilk kişi de o oldu. Aynı zamanda yansıtıcı teleskobu icat etti.
Teorik Astronomi
Teorik gök bilimciler, analitik modeller ve hesaplamalı sayısal simülasyonlar; her birinin kendine özgü avantajları vardır. Bir sürecin analitik modelleri, neler olup bittiğine dair daha geniş bir fikir vermek için genellikle daha iyidir. Sayısal modeller, fenomenlerin varlığını ve aksi halde gözlemlenmeyen etkileri ortaya koyar.
Astronomi teorisyenleri teorik modeller yaratmaya çalışırlar ve sonuçlardan bu modellerin gözlemsel sonuçlarını tahmin ederler. Bir model tarafından öngörülen bir fenomenin gözlemlenmesi, gök bilimcilerin, fenomeni en iyi tanımlayabilen model olarak çeşitli alternatif veya çelişkili modeller arasında seçim yapmalarını sağlar.
Teorisyenler ayrıca yeni verileri hesaba katmak için modeller oluşturmaya veya değiştirmeye çalışırlar. Veriler ve model sonuçları arasında bir tutarsızlık olması durumunda, genel eğilim, verilere uyan sonuçlar üretmesi için modelde minimum değişiklikler yapmaya çalışmaktır. Bazı durumlarda, zaman içinde büyük miktarda tutarsız veri bir modelin tamamen terk edilmesine yol açabilir.
Günümüzde astronomi
Astronomi 19. ve özellikle 20. yüzyılda baş döndürücü bir hızla ilerlemiştir. Yakın zamanlardaki keşif ve gelişmelerle ilgili olarak şunlar söylenebilir:
Teleskopların geliştirilmiş olmasının yanı sıra, diğer bilim dallarındaki ilerlemelerin de gök bilimine yardımcı olmaları sayesinde, evrenin gizleri bir bir açığa çıkmaktadır.
Astronomideki en önemli gelişmelerden biri, tayf ölçümü de denilen spektroskopinin (maddelerin ışıkla olan etkileşimlerini anlamaya çalışma, maddelerin soğurduğu ve yaydığı ışığı, yani elektromanyetik dalgaları saptayarak maddenin yapısı hakkında sonuçlara varma tekniği) yani yıldız ışığının elektromanyetik spektral analizine başlanmış olmasıdır.
Diğer yıldızların ışıklarının analizi, bu yıldızların ışığının temelde Güneşin ışığından farksız olduğunu, fakat yıldızlar arasında sıcaklık, kütle ve boyut bakımından son derece büyük farklılıklar bulunduğunu göstermiştir.
20. yüzyılın başında diğer galaksilerden ayrı bir birim olarak galaksimizin varlığı kanıtlanabilmiştir.
Ardından Hubble yasası ile evrenin bir genişleme içinde olduğu saptanmıştır; galaksiler giderek birbirinden uzaklaşmaktadır.
Kozmolojik termik ışıma (fosil ışıması) ve kimyasal elementler ve izotoplarının maddeden ayrılmasını açıklayan farklı nükleosentez teorileriyle büyük ölçüde astronomi ve fiziğe dayalı olan Büyük Patlama kuramı yoluyla kozmoloji özellikle 20. yüzyılda büyük gelişmeler göstermiştir.
20. yüzyılın bu alandaki son gelişmeleri olarak, radyoteleskopların, radyoastronominin, modern bildirişim araçlarının ortaya çıkması sayılabilir. Bunlar sayesinde, elektromanyetik dalgalarla uzayı aşan parçacıkların tayfsal incelemesi yapılabilmiş ve böylece uzak gök cisimleri üzerinde yeni deney türleri olanaklı hale gelmiştir.
Astronominin dalları, alanları, konuları
Antikçağdaki başlangıç döneminde gök bilimi yalnızca astrometriden, yani yıldız ve gezegenlerin gökyüzündeki konumlarının ölçümünden ibaretti. Daha sonra Kepler ve Newtonun çalışmaları gök cisimlerinin kütleçekimi etkisi altındaki hareketlerinin matematik yoluyla öngörülmesini sağlayan gök mekaniğini doğurdu. Bu iki alandaki (astrometri ve gök mekaniği) çalışmaların çoğu, önceleri, elle yapılan işlemlerden oluşuyordu. Günümüzde ise bu çalışmalar bilgisayarlar ve fotoğraf aygıtları ile yapılabilmektedir ki; bu da gök cisimlerinin konum ve hareketlerinin çok büyük bir hızla saptanabilmesini sağlamaktadır. Bu yüzden modern astronomi daha ziyade gök cisimlerinin fiziksel doğasını gözlemlemeye ve anlamaya yönelmiştir.
20. yüzyıldan itibaren profesyonel gök bilimi iki alana ayrılma eğilimi göstermiştir: gözlemsel astronomi ve teorik astrofizik. Gök bilimcilerin çoğunun her iki alanda da çalışıyor olmasıyla birlikte, profesyonel astronomlar giderek bu iki alandan birinde uzmanlaşma eğilimi göstermektedirler. Gözlem gök bilimi esas olarak verilerin elde edilmesiyle ilgilenir. Teorik astrofizik ise esas olarak gözlemlenen fenomenleri anlamaya ve öngörülerde bulunmaya çalışır. Teorik astrofizik gözlem astronomisine bir tamamlayıcı etken olarak astronomik oluşumları açıklamaya çalışır da denilebilir.
Gök biliminin bir dalı olan astrofizik, yıldızların gözlemiyle sınıflandırılan fiziksel fenomenleri tanımlar, belirler. Günümüzde gök bilimcilerin hepsi de belirli bir astrofizik bilgisine sahiptirler ve gözlemleri de hemen hemen her zaman, yine astrofizik bağlamında incelenir. Bununla birlikte, kendilerini yalnızca astrofiziği incelemeye vermiş araştırmacılar da yok değildir. Astrofizikçilerin çalışması astronomik gözlem verilerini analiz etmek ve onları fiziksel olgulara indirgemektir.
Astrofiziğin bir dalı olan kozmoloji, evreni fiziksel bir sistem olarak inceler; yani evrenin doğuşu ve büyümesi, evrimi, gökcisimlerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri ve konumlarının hesaplanması ile ilişkilidir. Astronomi gözlemleri salt astronomi ile ilişkili değildir; aynı zamanda genel görelilik kuramı gibi fizikte çok önemli yeri olan kuramların sınanması için de gözlemsel veri sağlar.
Kullanılan inceleme yöntemi, amaç ve konuya göre birbiriyle iç içe olan, genel gök bilimi, astrofizik ve uzay bilimleri gibi birçok dala ayrılır. Gök biliminde inceleme alanları aynı zamanda şu iki kategoride ele alınır:
Konuya göre astronomi. Genellikle uzayın bölgelerine göre (örneğin galaktik gök bilimi) ve ilgili meselenin tiplerine göre dallara ayrılır (yıldızların oluşumu, kozmoloji).
Gözlem tarzına göre astronomi. Saptanan partiküllerin tipine (ışık, nötrino) veya dalga genişliğine (radyo dalgaları, gözle görünen ışık, kızılötesi ışınlar) göre dallara ayrılır.
Astronominin Alt Alanları
Arkeoastronomi: İnsanların geçmişte gökyüzü ile ilgili olayları nasıl inceleyip yorumladıklarını araştıran alt alandır. Arkeoastronomi; arkeoloji, antropoloji, etnografya bilimleri ile ortak çalışır.
Astromatematik: Gök cisimlerinin yörüngeleri ile ilgili hesaplamaları yapar. Ayrıca gözlemlerden elde edilen sayısal verilerin yorumlanması da bu alt alanın konusudur. Gök mekaniği olarak da adlandırılır.
Astrofizik: Gök fiziği olarak da adlandırılan bu alt alan, gök cisimlerinden yayılan elektromanyetik dalgalardan elde edilen verileri yorumlar. Ayrıca gök cisimleri ve yıldızlar arası ortamdaki Madde-ışınım etkileşimi de bu alt alanın konusudur.
Astrokimya: Gök cisimlerinin ve yıldızlar arası ortamın kimyasal yapısını inceleyen alt alandır.
Astrobiyoloji: Evrendeki olası yaşam formlarının oluşum ve gelişimlerini inceleyen alt alandır.
Astrojeoloji: Gezegenlerin, doğal uyduların, gök taşı vb. gök cisimlerinin yapılarını ve oluşumlarını inceleyen alt alandır.
Yıldız astronomisi
Yıldızların incelenmesi ve yıldız evrimi, Evreni anlamamız için esastır. Yıldızların astrofiziği, gözlem ve teorik anlayışla ve iç mekanın bilgisayar simülasyonlarından belirlenmiştir;
Yıldız oluşumu, dev moleküler bulutlar olarak bilinen yoğun toz ve gaz bölgelerinde meydana gelir. Kararsız hale getirildiğinde, bulut parçaları yerçekiminin etkisi altında çökerek bir protostar oluşturabilir. Yeterince yoğun ve sıcak bir çekirdek bölge nükleer füzyon'u tetikleyecek ve böylece bir anakol yıldızı yaratacaktır.
Hidrojen ve helyum'dan daha ağır olan hemen hemen tüm elementler yıldızların çekirdeklerinde yaratıldı.
Ortaya çıkan yıldızın özellikleri öncelikle başlangıç kütlesine bağlıdır. Yıldız ne kadar büyük olursa, parlaklığı o kadar büyük olur ve hidrojen yakıtını çekirdeğindeki helyuma o kadar hızlı eritir. Zamanla, bu hidrojen yakıtı tamamen helyuma dönüştürülür ve yıldız evrimi başlar. Helyum füzyonu daha yüksek bir çekirdek sıcaklığı gerektirir. Yeterince yüksek çekirdek sıcaklığına sahip bir yıldız, çekirdek yoğunluğunu arttırırken dış katmanlarını dışarı doğru itecektir. Genişleyen dış katmanların oluşturduğu kırmızı dev, çekirdekteki helyum yakıtı sırayla tüketilmeden önce kısa bir ömre sahiptir. Çok büyük yıldızlar, giderek daha ağır elementleri kaynaştırdıkları için bir dizi evrimsel aşamalardan da geçebilirler.
Yıldızın nihai kaderi, kütlesine bağlıdır, Güneş'in yaklaşık sekiz katından daha büyük kütleli yıldızlar çekirdek süpernovaya çöker; daha küçük yıldızlar ise dış katmanlarını havaya uçurur ve hareketsiz çekirdeği beyaz cüce şeklinde geride bırakır. Dış katmanların fırlatılması bir gezegenimsi bulutsu oluşturur. Bir süpernova kalıntısı yoğun bir nötron yıldızı veya yıldız kütlesi Güneş'inkinin en az üç katıysa bir karadelik'tir. Yakın yörüngede dönen ikili yıldızlar, potansiyel olarak bir süpernovaya neden olabilecek bir beyaz cüce yoldaşına kütle aktarımı gibi daha karmaşık evrimsel yollar izleyebilir. Gezegenimsi bulutsular ve süpernovalar, yıldızda füzyon yoluyla üretilen "metaller"i yıldızlararası ortama dağıtır; onlar olmadan, tüm yeni yıldızlar (ve onların gezegen sistemleri) yalnızca hidrojen ve helyumdan oluşacaktı.
Konuya göre astronomi
İlgili konular
Astronomlar listesi
Uzayın keşfi
Uluslararası Astronomi Birliği
Kozmoloji
Amatör astronomi
Doğal uydular
Teleskoplar, gözlemevleri ve gözlem teknolojisi
Radyoastronomi
Radyoteleskop
Astrobiyoloji
Yıldız haritası
Kuantum mekaniği
Genel görelilik
Kütleçekimi