Astrofizik

Konu: Astrofizik Perş. Haz. 17, 2010 11:44 am

Gök cisimlerinin fiziksel yapısını, oluşumunu ve evrimini inceleyen gökbilim dalıdır. Evrende görülen fiziksel koşullar çok çeşitlidir ve fiziksel parametreler laboratuar deneylerinde gerçekleştirilemeyen aşırı değerlere ulaşabilir. Örneğin yıldızlar arası ortamda madde, laboratuarda gerçekleştirilebilen en yüksek vakumda elde edilenden daha seyreltik olabilir; nitekim bu ortamda bir santimetre küpte yalnızca bir atom bulunur; bu olgu laboratuarda gözlenemeyen, ''yasak tayf çizgileri'' nin oluşumuna yol açar. Öte yandan, uzayda maddenin özgül kütlesi çok büyük değerlere ulaşır; örneğin beyaz cücelerde cm³ başına birkaç tonu, nötron yıldızlarında cm³başına birkaç milyar tonu bulabilir; dolayısıyla bu alanda kuantum etkileri baskın bir nitelik kazanır. Ayrıca, evrendeki kütleler dev boyutlar gösterir. Güneş'in kütlesi Yer'in kütlesinin yaklaşık 300 000 katını, bir gökadanın kütlesi ise, Güneş'in kütlesinin 100 milyar katını bulur; bu olgu, evrende genel çekim etkileşiminin temel nedenidir, ama Yer'de günlük yaşamımızda yalnızca yerçekimi biçiminde duyulur. Dolayısıyla astrofizik, fizik yasalarının ayrıcalıklı bir uygulama alanını oluşturur; nitekim bu yasaların aşırı koşullarda geçerliliğini ve evrenselliğini inceler; böylece onları geliştirmeye ve kimi kez değiştirmeye çalışır.

Astrofiziğin başlıca araştırma yöntemi ise gökcisimlerinden gelen ışınımları incelemektir.Bu amaçla ışınımların yoğunluk ve değişimleri belirlenir; dalga boyunun bütün bölgelerindeki ışınlara tayfgözlemsel çözümleme uygulanır. Örneğin görünür ve radyoelektrik ışınımlar Yer' den algılanarak; kızıl ötesi, mor ötesi, X ve gama ışınları, ise uzay gözlemlerinden yararlanılarak çözümlenir. Astrofizik çoğunlukla yüksek enerji ve alçak enerji astrofiziği biçiminde ikiye ayrılır. Yüksek enerji astrofiziği gök cisimlerinin gama, X ve morötesi ışınlarıyla ilgilenir; alçak enerji astrofiziği de, gökcisimlerinin görünür, kızıl ötesi ve radyoelektrik ışınlarını inceler. Kuramsal astrofizik, gözlemlerini fizik yasaları yardımıyla yorumlayarak gök cisimlerinin fiziksel parametrelerini (örneğin, sıcaklık, yoğunluk, kimyasal bileşim, boyut, hareket) ve bu parametrelerin zaman içindeki gelişimlerini saptamaya yarayan modeller oluşturur. Bu modellerin geçerliliği, kuramsal tahminlerle gözlem verileri karşılaştırılarak denenir. Aynı yöntem evrenin yapısını, evrimini bir bütün olarak incelemek için de uygulanır ve bu inceleme astrofiziğin, evrenbilim adı verilen dalını oluşturur.

Astrofiziğin Buluşları

Astrofizik, gökcisimlerinin görünür ışınımını incelemede uygulanan tayfgözlemin ve fotoğrafçılığın bulunuşuyla XIX. yy. ortalarında doğdu.1945'ten sonra, gökcisimlerinin radyoelektrik ışınımını çözümleyen radyoastronominin ortaya çıkışıyla gelişti. Son yıllarda yapılan uzay gözlemleri astrofiziğin, kızıl ötesi, mor ötesi, X-ışını ve -ışını bölgelerine el atmasını sağladı. Bu tür dalga boylarının tayfına başvurularak yapılan gökbilim gözlemi temel araştırma yöntemini oluşturdu. Bu gözlem yeni gökcisimlerinin bulunmasını ve yalnız görünür ışığın ilettiği bilgi şifresini çözerek elde edilemeyen gizli kalmış fiziksel olayların açığa çıkmasını sağladı. Nitekim, radyoastronomi gözlemleri, yıldızlararası moleküllerin, pulsarların bulunmasına ve gökadamızın sarmal yapısının saptanmasına olanak verdi. Kızılaltı gökbilimi yıldızlararası ortamda oluşum halindeki yıldızları görmemizi ve tozların önemini belirlememizi sağladı. Gökadamızın merkezindeki yıldızlar ancak kızılaltı tayfıyla görülebildi. Çok sıcak yıldızlar, temel ışınım olarak morötesi ışınları yayar; dolayısıyla morötesi tayfıyla yapılan gözlemler yıldız rüzgarı olaylarını, sıcak yıldızlarla yıldızlararası ortam arasındaki kütle alışverişlerini ortaya koydu. Zayıf duyarlık eşiklerine ulaşmak için gerçekleştirilen atılımlar, morötesi alanda, çok uzak gök cisimlerinin tayfını ölçme olanağı verdi. X-ışınımı biçiminde gözlenen yüksek enerji bölgesinde de birçok bulgu elde edildi. Yıldızların kuramsal olarak betimlenmiş çok ileri evrim hallerinin gözlemi, ancak nötron yıldızlarının ve kara deliklerin yaydıkları X-ışını tayfıyla sağlandı. Gökada kümelerinden gelen X-ışını yayımı, gökadalar arasında, bir olasılıkla evrimleri sırasında saldıkları sıcak bir gazın bulunduğunu gösterir. Gama ışınımı ise özellikle, kozmik ışınımın yıldızlararası madde ile etkileşiminden kaynaklanır ve dolayısıyla bu olayın izleyicisi biçiminde ele alınabilir; ayrıca bu ışınlar evrende karşıt madde bulunduğunun belirtisi olarak evrenbilim bakımından çok ilgi çekici bir ışınımdır.

Astronomi ve Astrofizik

Astronomi ve Astrofizik, üzerinde yaşadığımız gezegenden galaksi dışı uzayın en uzak noktalarına kadar gözlenebilen tüm evrenle ilgili verilerin toplandığı, aralarında ilişkiler kurulduğu ve yorumlandığı birer bilim dalıdır. Astronominin temeli gözleme, Astrofiziğin temeli ise laboratuar fiziğinin astronomik olaylara uygulanmasına dayanır. Bazen astrofizik, henüz gözlenmemiş olayları önceden tahmin ederek, astronomiden önce davranır. Örneğin astrofizikçiler nötron yıldızlarının modelini, astronomların bu cisimleri gözlemsel olarak tespit etmelerinden çok önce kurmuşlardır.

Özetleyecek olursak, astronomi gözlemlerden itibaren yoruma gitmek, astrofizik ise fiziğe dayanan modellerden itibaren gözlemlere gitmek şeklinde çalışır.