Optik dalgaboyu aralığında yıldızların konumlarının girişimölçer kullanılarak yüksek hassasiyetle belirlenmesini gösteren örnek çizim. Courtesy NASA/JPL-Caltech

Astrometri veya gök ölçümü (Grekçe: ἄστρον, astron "yıldız" ve μέτρον, metron "ölçü"), gök cisimlerinin ve özellikle yıldızların konumlarını, uzaklıklarını ve özdevinimlerini kesin olarak tanımlanmış referans koordinat sistemlerinde ölçüp hesaplayan bir astronomi dalıdır. Astronomi literatüründe konum astronomisi olarak da adlandırılan gök ölçümü, astronominin geometrik temelli bir alanıdır ve bu yönüyle gök cisimlerinin fiziksel yapısını inceleyen astrofiziğin tamamlayıcısıdır.

19. yüzyılın ortalarında tayfölçümünün geliştirilmesiyle modern astrofizik ortaya çıkana kadar, gök ölçümü ve küresel astronomi gözlemsel gökbiliminin ana omurgasını oluşturuyordu.

Günümüzde astrometrik ölçümler; başta gök mekaniği olmak üzere kinematik modellemelerin, Güneş Sistemi'nin dinamiğinin ve Samanyolu'nun fiziksel kökeninin anlaşılmasında temel teşkil eder. Bunun yanı sıra astrometri, yeryüzünün şeklini ve koordinat ağlarını inceleyen jeodezi bilimi için de küresel referans çerçevesini sağlar.

Tarihçe

Yıldız paralaksı ölçümlerinde gözlem tabanını genişletmek amacıyla 1980'lerde tasarlanan TAU uzay aracı konsepti.

Astrometrinin tarihi, gökbilimcilere gökyüzündeki nesneleri takip edebilmeleri için referans noktaları sağlayan yıldız kataloglarının tarihine dayanır. Bu çalışmalar MÖ yaklaşık 190 yıllarında yaşamış olan Hipparkos'a kadar uzanır. Hipparkos, öncülleri Timoharis ve Aristillus'un kataloglarını kullanarak Dünya'nın devinme hareketini keşfetti. Bu süreçte, günümüzde de kullanılan kadir ölçeğini geliştirdi. Hipparkos, konumlarıyla birlikte en az 850 yıldızı içeren bir katalog derledi. Hipparkos'un ardından Batlamyus, Almagest adlı eserinde 1.022 yıldızın yerini, koordinatlarını ve parlaklıklarını listeleyen bir kataloğa yer verdi.

10. yüzyılda Fars gökbilimci Abdurrahman es-Sufî, yıldızlar üzerinde gözlemler yaparak konumlarını, kadirlerini ve renklerini belirtti. Ayrıca Sabit Yıldızlar Kitabı adlı eserinde her bir takımyıldız için çizimlere yer verdi. Mısırlı gökbilimci İbn Yunus, yaklaşık 1,4 metre çapında büyük bir usturlap kullanarak Güneş'in konumu için yıllar boyunca 10.000'den fazla kayıt tuttu. Onun tutulmalara ilişkin gözlemleri yüzyıllar sonra Simon Newcomb'un Ay'ın hareketleri hakkındaki araştırmalarında kullanıldı. Jüpiter ve Satürn'ün hareketlerine dair gözlemleri ise Pierre-Simon Laplace'a esin kaynağı oldu. 15. yüzyılda Timur döneminin gökbilimcisi Uluğ Bey, 1.019 yıldızı katalogladığı Zij-i Sultani adlı eserini hazırladı. Hipparkos ve Batlamyus'un önceki kataloglarında olduğu gibi Uluğ Bey'in kataloğunun da yaklaşık 20 yay dakikası hassasiyetinde olduğu tahmin edilmektedir.

16. yüzyılda Danimarkalı gökbilimci Tycho Brahe, aralarında büyük duvar kadranlarının da bulunduğu gelişmiş aletler kullanarak yıldızların konumlarını 15–35 yay saniyesi hassasiyetle ölçtü. Takiyüddin, İstanbul Rasathanesi'nde yıldızların sağ açıklıklarını kendi geliştirdiği gözlem saati ile kaydetti. Teleskopların yaygınlaşması ve ayarlama dairelerinin kullanılması ölçümleri hızlandırdı.

İngiliz gökbilimci James Bradley, 1729 yılında ilk kez yıldız paralakslarını ölçmeyi denedi. Yıldızların hareketi dönemin teleskopları için tespit edilemeyecek kadar küçüktü; ancak Bradley bu süreçte ışık sapmasını ve Dünya ekseninin nutasyonunu keşfetti. Bradley'in 3.222 yıldızı içeren gözlemleri, modern astrometrinin öncüsü kabul edilen Alman gökbilimci Friedrich Bessel tarafından 1807'den itibaren incelendi. Bessel, 1838 yılında 61 Cygni adlı çift yıldız için 0,3 yay saniyesi değerindeki paralaksı hesaplayarak bir yıldıza olan mesafeyi paralaks yöntemiyle ilk kez başarıyla ölçen kişi oldu. 1872'de İngiliz gökbilimci William Huggins, tayfölçümü kullanarak Sirius dahil bazı parlak yıldızların dikine hızlarını belirledi.

Ölçülmesi zor olduğundan, 19. yüzyılın sonuna kadar genellikle filar mikrometre kullanılarak sadece 60 kadar yıldızın paralaksı ölçülebildi. 20. yüzyılın başlarında astronomik fotoğraf plakalarıyla çalışan astrografların kullanılmaya başlanması süreci hızlandı. 19. yüzyılın sonlarında başlatılan uluslararası Carte du Ciel projesi tüm gökyüzünü fotoğraflarla haritalamayı hedefledi. Bu proje tamamlanamamış olsa da fotoğrafçılığı astrometrinin yerleşik bir tekniği hâline getirdi. 1960'larda geliştirilen otomatik plaka ölçüm makineleri ve bilgisayarlar, katalogların daha verimli derlenmesine olanak tanıdı. 1980'lerde CCD algılayıcıların fotoğraf plakalarının yerini almasıyla konumsal optik belirsizlik 1 miliyay saniyesine (mas) kadar düşürüldü.

1989 yılında Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) Hipparkos uydusu fırlatılarak gök ölçümü Dünya yörüngesine taşındı. 1989-1993 yılları arasında görev yapan Hipparkos, 118.218 yıldızın konumunu, paralaksını ve özdevinimini yüksek bir hassasiyetle belirledi. Görev kapsamında hazırlanan Tycho Kataloğu, 1.058.332 yıldızın verilerini 20–30 miliyay saniyesi doğrulukla derledi. Ayrıca 23.882 çift veya çoklu yıldız ile 11.597 değişen yıldız kataloglandı.

2013 yılında fırlatılan Gaia uydusu, Hipparkos'un hassasiyetini yaklaşık 100 kat artırdı. Gaia misyonu bir milyardan fazla gök cisminin hassas üç boyutlu haritasını çıkararak modern astrometrinin temel başvuru kaynağı oldu. Bu uzay teleskopları öncesinde yaygın kullanılan ve 50 yıllık Schmidt teleskobu plakalarına dayanan USNO-B1.0 kataloğu, bir milyardan fazla nesne için 0,2 yay saniyesi doğruluğa sahipti. Günümüzde optik astrometrik referans çerçevesi büyük ölçüde Gaia verileriyle tanımlanmaktadır.

Uygulamalar

Ötegezegen gibi küçük bir cismin yıldızının çevresinde dolanırken sistemin ortak kütle merkezi (kırmızı artı) etrafında konak yıldızın konumunda ve hızında nasıl değişimlere yol açtığını gösteren şema.
Güneş Sistemi'nin kütle merkezinin (barimerkez) Güneş'e göre hareketi.

Astrometri, gökbilimcilere gözlemlerini aktarabilecekleri bir referans çerçevesi sağlamanın yanı sıra gök mekaniği, yıldız dinamiği ve galaktik astronomi gibi alanlar için de temel bir disiplindir. Gözlemsel astronomide astrometrik teknikler, kendilerine özgü hareketleri sayesinde gök cisimlerinin tanımlanmasına yardımcı olur. Zaman standartlarının korunmasında da vazgeçilmez bir role sahiptir çünkü Eşgüdümlü Evrensel Zaman (UTC), temelde atomik koordinat zamanının kesin astronomik gözlemlerle Dünya'nın dönüşüne senkronize edilmesiyle oluşturulur. Astrometri, Samanyolu'ndaki yıldızların paralaks mesafesi tahminlerini belirlediği için kozmik uzaklık merdiveninin de temel basamaklarından biridir.

Astrometri, sistemin kütle merkezi etrafındaki ortak yörünge hareketinin ana yıldızın gökyüzündeki görünen konumunda yol açtığı sapmaları ölçerek ötegezegen keşiflerini doğrulamak amacıyla da kullanılır. Dünya atmosferinin bozucu etkilerinden uzak uzay görevlerinde çok daha yüksek ölçüm hassasiyetine ulaşılabilmektedir. NASA'nın planlanan ancak daha sonra iptal edilen Uzay Girişimölçümü Misyonu (SIM PlanetQuest), Güneş benzeri en yakın 200 kadar yıldızın çevresinde dönen yer benzeri gezegenleri astrometrik yöntemlerle tespit etmeyi amaçlıyordu. Avrupa Uzay Ajansı'nın 2013'te fırlattığı Gaia uydusu ise yıldız sayımı programında astrometrik teknikleri en üst seviyede uygulamaktadır. Astrometri, ötegezegenlerin tespit edilmesinin yanı sıra bu gezegenlerin kütlelerinin belirlenmesinde de kullanılmaktadır.

Astrometrik ölçümler, gök mekaniğindeki kuramsal modellerin parametrelerini sınırlandırmak amacıyla astrofizikçiler tarafından yaygın biçimde kullanılır. Atarcaların hızları ölçülerek süpernova patlamalarındaki asimetriye ilişkin sınırlar koyulabilmektedir. Bunun yanı sıra astrometri verileri, gök adadaki karanlık madde dağılımının haritalandırılmasında da önemli rol oynar.

Gökbilimciler, Dünya'ya yakın cisimlerin izlenmesinde astrometrik tekniklerden yararlanır. Olası asteroit çarpışmalarının önlenmesi de bu gözlemlerin temel hedefleri arasındadır. Güneş Sistemi'ndeki birçok rekor uzaklıktaki cismin tespiti astrometri sayesinde mümkün olmuştur. Gökbilimciler bu gök cisimlerini bulabilmek için gökyüzünü tarayan teleskoplar ve belirli zaman aralıklarıyla görüntü alan geniş alan kameraları kullanır. Elde edilen görüntüler işlenerek arka plandaki sabit yıldızlara kıyasla hareket eden Güneş Sistemi cisimleri tespit edilir. Birim zamandaki hareket miktarı belirlendikten sonra Dünya'nın hareketinden kaynaklanan paralaks düzeltilir ve cismin günmerkezli (heliosantrik) mesafesi hesaplanır. Bu mesafe ve çekilen diğer fotoğraflar yardımıyla cismin yörünge ögeleri dahil birçok fiziksel ve yörüngesel niteliği belirlenebilir.

50000 Quaoar ve 90377 Sedna, Michael E. Brown ve Caltech'teki çalışma arkadaşları tarafından Palomar Gözlemevi'ndeki 48 inçlik (1,2 m) Samuel Oschin Teleskobu ve Palomar-Quest geniş alan CCD kamerası kullanılarak bu yöntemle keşfedilmiş iki Neptün ötesi cüce gezegendir. Gökbilimcilerin bu tür gök cisimlerinin konumlarını ve hareketlerini takip edebilme kabiliyeti Güneş Sistemi'nin geçmişini, bugününü ve geleceğini anlamak açısından hayati öneme sahiptir.

İstatistik

Gök ölçümünün temel unsurlarından biri hata düzeltmedir. Atmosfer koşulları, aletlerdeki kusurlar ile gözlemciden veya ölçüm cihazlarından kaynaklanan yanılmalar gibi çeşitli etkenler, yıldız konumlarının ölçümünde hatalara yol açar. Bu hataların birçoğu, aygıtların geliştirilmesi ve toplanan verilerin dengelenmesi gibi çeşitli yöntemlerle azaltılabilir. Elde edilen sonuçlar daha sonra veri tahminlerini ve hata aralıklarını hesaplamak amacıyla istatistiksel yöntemler ve hata analizi kullanılarak incelenir.

Bilgisayar programları

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Walter, Hans G. (2000). Astrometry of fundamental catalogues: the evolution from optical to radio reference frames. New York: Springer. ISBN 3-540-67436-5. 
  2. ^ Kanas, Nick (2007). Star maps: history, artistry, and cartography. Springer. s. 109. ISBN 978-0-387-71668-8. 
  3. ^ Kanas, Nick (2007). Star maps: history, artistry, and cartography. Springer. s. 110. ISBN 978-0-387-71668-8. 
  4. ^ Lovett, E. O. (1895). "Great Inequalities of Jupiter and Saturn". The Astronomical Journal. 15: 113. Bibcode:1895AJ.....15..113L. doi:10.1086/102265. hdl:2027/uva.x004243084 Özgürce erişilebilir. 11 Ekim 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi27 Eylül 2026. 
  5. ^ Lankford, John (1997). "Astrometry". History of astronomy: an encyclopedia. Taylor & Francis. s. 49. ISBN 0-8153-0322-X. 
  6. ^ Kovalevsky, Jean; Seidelmann, P. Kenneth (2004). Fundamentals of Astrometry. Cambridge University Press. ss. 2-3. ISBN 0-521-64216-7. 
  7. ^ Sevim Tekeli (1997). "Taqi al-Din". Encyclopaedia of the History of Science, Technology, and Medicine in Non-Western Cultures. Kluwer Academic Publishers. ISBN 0-7923-4066-3. 1 Nisan 2009 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Eylül 2026. 
  8. ^ Higgins, William (1871–1872). "On the Spectrum of the Great Nebula in Orion, and on the Motions of Some Stars towards or from the Earth". Proceedings of the Royal Society of London. 20 (142): 379-394. Bibcode:1872Natur...6..231H. doi:10.1038/006231a0 Özgürce erişilebilir. JSTOR 113159. 
  9. ^ Turner, H. H. (1912). The Great Star Map, Being a Brief General Account of the International Project Known as the Astrographic Chart. John Murray. 
  10. ^ "USNO StarScan - CERN paper on plate measuring machine". 25 Mayıs 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Ocak 2020. 
  11. ^ Staff (27 Şubat 2019). "The Hipparcos Space Astrometry Mission". European Space Agency. 1 Ağustos 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Aralık 2007. 
  12. ^ Mehta, Jatan (2019). "From Hipparchus to Gaia". thewire.in. Erişim tarihi: 27 Ocak 2020. Arşivlenmesi gereken bağlantıya sahip kaynak şablonu içeren maddeler (link)
  13. ^ Carme Jordi (2019). "Gaia : the first 3D map of the milky way". pourlascience.fr. 22 Kasım 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Ocak 2020. 
  14. ^ Kovalevsky, Jean (1995). Modern Astrometry. Berlin; New York: Springer. ISBN 3-540-42380-X. 
  15. ^ Sanderson, Katharine (10 Aralık 2009). "Exoplanet claim bites the dust". Nature. 462 (7274): 705. doi:10.1038/462705a. PMID 20010655. 
  16. ^ "ESA - Space Science - Gaia overview". European Space Agency. 19 Temmuz 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Ocak 2020. 
  17. ^ "Infant exoplanet weighed by Hipparcos and Gaia". European Space Agency. 20 Ağustos 2018. 20 Ağustos 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Ağustos 2018. 
  18. ^ Trujillo, Chadwick; Rabinowitz, David (1 Haziran 2007). "Discovery of a candidate inner Oort cloud planetoid" (PDF). European Space Agency. 26 Ekim 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 6 Aralık 2007. 
  19. ^ Britt, Robert Roy (7 Ekim 2002). "Discovery: Largest Solar System Object Since Pluto". SPACE.com. 8 Aralık 2002 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Aralık 2007. 
  20. ^ Clavin, Whitney (15 Mayıs 2004). "Planet-Like Body Discovered at Fringes of Our Solar System". NASA. 30 Kasım 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Aralık 2007. 
  21. ^ Kovalevsky, Jean (22 Ocak 2002). Modern Astrometry. Springer Science & Business Media. s. 166. ISBN 978-3-540-42380-5. error correction astrometry. 

İlave okuma

  • Kovalevsky, Jean; Seidelmann, P. Kenneth (2004). Fundamentals of Astrometry. Cambridge University Press. ISBN 0-521-64216-7. 

Dış bağlantılar

Optik
teleskoplarİlgili
  • Kategori Kategori
  • Commons sayfası Commons
Oluşumu
ve
evrimiSistemlerKonak yıldızlarTespitYaşanılabilirlikKataloglarDiğer