Astronomi ve Kozmoloji

Paralaks Nedir? Yıldızlara Olan Mesafeleri Ölçmek İçin Nasıl Kullanılır?

Günümüzün güçlü teleskoplarının kullanılmasından çok uzun zaman önce gökyüzü gözlemcileri hesaplamalarını matematiksel yöntemleri temel alarak yaparlardı. Kullanılan en yaygın yöntemlerden birisi de paralaks olarak bilinirdi. Paralaks, gökcisimlerinin Dünya’dan uzaklıklarını belirlemek için temelde geometriden faydalanan bir hesaplama yöntemidir. Hesaplama biçimi ve metodu anlatmadan önce paralaks etkisini anlamanız gerekir.

Hareket halindeki bir aracın penceresinin dışına baktığınızda, size yakın konumda olan nesnelerin hızlı bir şekilde ancak uzaktaki nesnelerin daha yavaş hareket ettiğini fark ettiniz mi? Buna paralaks etkisi denir. Paralaks, bakış açısı değiştiğinde, daha uzak bir arka plan nesnesine göre ön plan nesnesinin konumundaki belirgin değişikliktir. Bu tanım kafa karıştırıcı geliyorsa, şu basit deneyi yapın.

İşaret parmağınızı burnunuzdan yaklaşık 6 cm uzakta tutun. Şimdi sol gözünüzü kapatın ve parmağınızın arka plandaki nesnelere göre nasıl hizalandığına dikkat edin. Sonra sol gözünüzü açın ve sağı kapatın. Ne oldu? Muhtemel arka planın göreceli konumu sola kaymıştır. Gözlemlediğiniz bu açısal değişiklik, paralaks sonucunda olur. Paralaks, parmağınızla burnunuz arasındaki mesafe ve gözlerinizin arasındaki mesafeyle doğru orantılıdır. Örneğin, parmağınızı burnunuzdan bir kol uzunluğuna kadar ileriye doğru uzatırsanız paralaks kayması miktarı azalacaktır.

Paralaks, gözlem konumu değiştikçe daha uzak bir arka plana göre ön plandaki bir nesnenin görünen açısal konumundaki bir değişikliktir. Bir gözlemcinin, önce sol gözü ve sonra sağ gözü kapatılırsa binadaki kapı ve pencereler gibi özelliklere göre parmağın pozisyonundaki açısal değişim gözlemlenir.

Paralaks Nasıl Kullanılır?

Dünya Güneş’in etrafında döndüğünde, Dünya’ya daha yakın olan yıldızların konumu bir konumdan diğerine sabit bir şekilde hareket ederken, uzaktaki yıldızlar o kadar fazla hareket etmiyormuş gibi görünür. Yukarıda aktardığımız prensibi kullanarak, gökbilimciler yakındaki yıldızlara olan mesafeyi oldukça doğru bir şekilde hesaplayabilirler. İlk olarak, bir gökbilimci bir yıldızın gece gökyüzündeki konumunu not eder. 6 ay sonra aynı yıldızın konumunu tekrar ölçer. Unutmayın ki 6 ay sonra, gezegenimiz Güneş’in artık diğer tarafındadır. Paralaks etkisi nedeniyle gece gökyüzünde yıldızın konumu da değişecektir. Bu ölçümleri yıl boyunca maksimum aralıkta yapmak, bakış açısını biraz önce anlatıldığı gibi bir gözden diğerine kaydırmak gibidir. Bu iki konumun karşılaştırılması sonucunda da paralaks açısı bulunur.

Dünya ile Güneş arasındaki mesafe 1 AU (Astronomik Birim) olarak kabul edilir. Yıldızın konumundaki kayma o kadar küçüktür ki, paralaks açısı, derecenin altmışta biri ile ölçülür. Bir ark saniyenin tamamı, tek bir parsek olarak ölçülen bir mesafeye yol açar

Astronomik Birimler

Paralaks formülü, p = 1 / D biçimindedir. P, yıldızın gökyüzünde görülen açısal kaymasını ( ark saniye cinsinden) ve D yıldıza olan uzaklığı (parsek cinsinden) ifade eder. Yıldızlararası ölçeklerde kullanılan uzaklık birimleri biraz daha farklıdır. Işığın bir yılda kat ettiği mesafe olan ışık yılıdır. Işık saniyede c = 2.99 × 108 (m / s) hızla hareket eder. Bir yılda 3.16 × 107 saniye vardır. İkisini çarparsak bir ışık yılı 9.46 × 1015 metredir. Bununla birlikte, gökbilimciler hesaplamalarında çoğu zaman parsek kullanırlar. Bir parsek paralaksı 1 olan bir gökcisminin uzaklığına denktir ve yaklaşık 3,26 ışık yılına eşdeğerdir.

Paralaks nasıl kullanılır? Yıldıza olan mesafeyi hesaplamak için Güneş’in konumundan yıldıza dik bir çizgi çizeriz. Dünya’dan Güneş’e olan mesafeyi biliyoruz ve paralaks açısını biliyoruz. Buradan trigonometri kullanarak istenilen mesafeyi hesaplayabiliriz.
Görsel kaynak: https://www.quora.com/

Uzaktaki Gökcisimlerinin Uzaklığının Hesaplanması

Güneş sistemimize en yakın yıldız, dört ışık yılı uzaklıktaki Alpha Centauri’dir. Ancak, en yakın yıldız bile Güneş’imizden 1 parsek uzaktadır. Dolayısıyla, bir yıldıza olan uzaklığı saptamak için gökbilimcilerin yıldızlardaki bu yer değiştirmeleri 1 ark saniyeden daha küçük bir birim kullanarak ölçmesi gerekir. Ancak yıldız ne kadar uzakta olursa, altı aylık konumundaki değişimi ölçmek o kadar zorlaşır. Paralaks yöntemi bu nedenle yalnızca 100 parsekten daha yakın yıldızlar için işe yarar. Ancak çoğu yıldız bu aralığın dışında kalır.

Bir yıldızın en önemli özelliklerinden biri parlaklığıdır. Gökyüzüne baktığınızda da bazı yıldızlar diğerlerinden çok daha parlak görünür. MÖ 150’de Yunan gökbilimci Hipparchus bunu fark etmiş ve yıldızları parlaklıklarına göre sınıflandırmaya çalışmıştı. Hipparchus her yıldızı altı büyüklük sınıfından birine atamıştı. En parlak 20 yıldıza 1, sonraki en parlak gruptaki yıldızlara 2 olacak biçimde bir derecelendirme sistemi geliştirmişti. Bugün hala, Hipparchus’un geliştirmiş olduğu sistemin genişletilmiş halini kullanmaya devam ediyoruz.

Bu ölçekte yıldız ne kadar sönük görünürse, görünen büyüklük o kadar büyük olur. Güneş’in büyüklüğü yaklaşık –27’dir (ölçeğin parlak nesneler için negatif olması gerekiyordu). Parlaklık, daha parlak nesnelere daha düşük sayıların atandığı logaritmik büyüklük ölçeğinde ölçülür. Kaynak: https://earthsky.org/

Renk / Büyüklük İlişkisi

Bununla birlikte, görünen bu ölçek yanıltıcı olabilir. Çok parlak, ancak gerçekten uzak bir yıldız varsa, o zaman sönük gözükecektir. Dünya’ya daha yakın olan ise daha parlak olarak olacaktır. Bu nedenle yıldızların farklı parlaklıkları, görünür büyüklüklerle değil, mutlak büyüklüklerle ölçülür. İki büyüklüğü karşılaştırarak, yıldızın bizden ne kadar uzakta olabileceğine dair bir tahmin yapabiliriz. Bunu şöyle düşünün. Size doğru giden bir araba hayal edin. Farın gerçek parlaklığını biliyorsanız, size doğru gelen ışığın ne kadar parlak göründüğüne bağlı olarak arabanın sizden uzaklığını kolayca anlayabilirsiniz.

Ancak son bir sorunumuz daha vardır. Bir yıldızın mutlak büyüklüğünün ne olduğunu belirlemenin mükemmel bir yolu yoktur. İşte bu noktada da yıldızların renklerini analiz ederiz. Yıldızlar beyaz, mavi, kırmızı ve hatta sarı renkli olabilir. Gökbilimciler yıldızların rengini, renk filtreleri sayesinde belirleyebilirler. Beyaz veya mavi yıldızlar genellikle sarı yıldızlardan, sarı yıldızlar da kırmızı yıldızlardan daha parlaktır. Temel olarak, bir yıldızın rengi yüzey sıcaklığını belirler.

Yıldız renkleri ve yüzey sıcaklıkları

Yukarıda açıklanan tüm bunların yanı sıra, gökbilimcilerin yıldız mesafelerini ölçmek için kullandıkları birçok başka yöntem mevcuttur. İşin içine evrenin genişlemesini de katarsak bu iş oldukça zorlayıcı bir görevdir. Yine de sorunun çözümü için elimizde hala çok güçlü bir aracımız vardır. Bu da matematiktir.



Kaynaklar ve İleri Okumalar:

Ana sayfa » DOĞA BİLİMLERİ » Astronomi ve Kozmoloji » Paralaks Nedir? Yıldızlara Olan Mesafeleri Ölçmek İçin Nasıl Kullanılır?

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.
Başa dön tuşu