Yaklaşık iki milyar yıldızın haritalandırılmasında gerekli olan Gaia misyonu, EPFL’nin asterosismolojiyi kullanan araştırmasıyla daha da geliştiriliyor. Bu yenilikçi yaklaşım, göksel mesafe ölçümlerinin doğruluğunu artırmak için Gaia’nın ölçümlerini asterosismik verilerle karşılaştırarak astronomik araştırmalara ve gelecekteki uzay görevlerine önemli ölçüde katkıda bulunuyor. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Gökbilimcilerden oluşan bir ekip, yıldızların Dünya’ya olan mesafesini doğru bir şekilde ölçmek için asterosismolojiyi veya yıldız salınımlarının incelenmesini kullandı. Araştırmaları binlerce yıldızı inceledi ve Gaia’nın yakın Evreni inceleme misyonu sırasında alınan ölçümleri kontrol etti.
Çoğumuz için gece gökyüzündeki sayısız parlak noktanın hepsi yıldız gibi görünüyor. Fakat aslında bu noktalardan bazıları aslında gezegenler, uzak güneşler, hatta milyarlarca ışıkyılı uzaklıkta bulunan galaksilerin tamamıdır. Neye baktığınız, Dünya’dan ne kadar uzakta olduğuna bağlıdır. Bu nedenle gök cisimlerine olan mesafeyi tam olarak ölçmek gökbilimciler için çok önemli bir hedeftir ve şu anda uğraştıkları en büyük zorluklardan biridir.
Gaia Görevine Katkılar
Avrupa Uzay Ajansı (ESA) on yıl önce Gaia misyonunu bu düşünceyle başlattı. Gaia uydusu tarafından toplanan veriler, yakın Evren’e bir pencere açarak yaklaşık iki milyar yıldızın konumu, Dünya’ya olan uzaklığı ve hareketi gibi astronomik ölçümler sağlıyor.
Sanatçının Samanyolu’nun önündeki Gaia uydusuna bakışı. Katkıda bulunanlar: ESA/ATG medialab; arka plan: ESO/S. Brunier
EPFL’de, Prof. Richard Anderson başkanlığındaki Standart Mumlar ve Uzaklıklar araştırma grubu, Evrenin mevcut genişlemesini ölçmeyi amaçlıyor ve Gaia’yı değerli bir araç olarak görüyor. “Gaia, çok büyük bir kazanç sayesinde paralaksları ölçülen yıldızların sayısını 10.000 kat artırdı. kesinlik selefi olan ESA Hipparcos misyonuna göre daha üstün” diyor. Günümüzde bilim insanları yıldızlara olan mesafeyi hesaplamak için paralaksları kullanıyor. Bu yöntem, uydu yardımıyla Gaia’nın uzaydaki konumu, Güneş ve söz konusu yıldız arasındaki üçgenleme biçimi aracılığıyla paralaks açılarının ölçülmesini içerir. Bir yıldız ne kadar uzakta olursa ölçüm o kadar zor olur çünkü mesafe büyüdükçe paralaks küçülür.
Paralaks Ölçümlerini İyileştirme
Gaia’nın yankı uyandıran başarısına rağmen, paralaksın ölçümü karmaşıktır ve Gaia paralakslarının tam potansiyellerine ulaşması için kontrol edilmesi ve düzeltilmesi gereken küçük sistematik etkiler mevcuttur. İtalya’daki EPFL ve Bologna Üniversitesi’nden bilim adamlarının, 12.000’den fazla salınan kırmızı dev yıldız* üzerinde gerçekleştirilen hesaplamalar yoluyla üzerinde çalıştığı şey budur; bugüne kadarki en büyük örnek boyutu ve en doğru ölçümler.
Anderson’ın araştırma grubundan bir bilim adamı ve bugün yayınlanan bir çalışmanın baş yazarı Saniya Khan, “Uydu tarafından bildirilen paralaksları, asterosismolojiyi kullanarak belirlediğimiz aynı yıldızların paralakslarıyla karşılaştırarak Gaia önyargılarını ölçtük” diyor. Astronomi ve Astrofizik.
Asterosismoloji ve Yıldız Depremleri
Jeologların Dünya’nın yapısını depremleri kullanarak incelediği gibi, gökbilimciler de yıldızların fiziksel özellikleri hakkında bilgi toplamak için asterosismolojiyi ve özellikle yıldızların titreşimlerini ve salınımlarını kullanırlar. Yıldız salınımları, ışık yoğunluğundaki küçük değişiklikler olarak ölçülür ve bu salınımların frekans spektrumunu oluşturan ses dalgalarına dönüştürülür.
Stellar ‘Müzik’i Analiz Etmek
Khan, “Frekans spektrumu bir yıldızın ne kadar uzakta olduğunu belirlememize olanak tanıyarak asterosismik paralakslar elde etmemizi sağlıyor” diyor. “Çalışmamızda, bazıları 15.000 ışık yılı uzakta olan çok sayıda yıldızın ‘müziğini’ dinledik!”
Araştırma ekibi, sesleri mesafe ölçümlerine dönüştürmek için basit bir gerçekle işe başladı. Ses dalgalarının uzayda yayılma hızı, yıldızın iç kısmının sıcaklığına ve yoğunluğuna bağlıdır. “Yıldız salınımlarının frekans spektrumunu analiz ederek, bir yıldızın boyutunu tahmin edebiliriz, tıpkı bir müzik enstrümanının boyutunu çıkardığı ses türüne göre tanımlayabileceğiniz gibi; bir keman ile çello arasındaki perde farkını düşünün. Bologna Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nde profesör ve çalışmanın üçüncü yazarı Andrea Miglio diyor.
Astronomik Ölçümlerin Geliştirilmesi
Böylece bir yıldızın boyutunu hesaplayan gökbilimciler, onun parlaklığını belirlediler ve bu rakamı burada, Dünya’da algılanan parlaklıkla karşılaştırdılar. Bu bilgiyi spektroskopiden elde edilen sıcaklık ve kimyasal bileşim okumalarıyla birleştirdiler ve yıldıza olan mesafeyi hesaplamak için bu verileri karmaşık analizlerden geçirdiler. Son olarak gökbilimciler, uydunun ölçümlerinin doğruluğunu kontrol etmek amacıyla bu süreçte elde edilen paralaksları Gaia’nın rapor ettiği paralakslarla karşılaştırdılar.
Anderson, “Asterosismoloji, Gaia’nın paralaks doğruluğunu tam gökyüzünde, yani hem düşük hem de yüksek yoğunluklu yıldızlar için kontrol edebilmemizin tek yoludur” diyor. Khan’ın da belirttiği gibi bu alanın geleceği parlak:
“Yaklaşan uzay görevleri gibi TESS ve ötegezegenleri tespit edip araştırmayı amaçlayan PLATO, asterosismolojiyi kullanacak ve gökyüzünün giderek genişleyen bölgelerine gerekli veri kümelerini sunacak. Dolayısıyla bizimkine benzer yöntemler, Gaia’nın paralaks ölçümlerini geliştirmede çok önemli bir rol oynayacak, bu da Evrendeki yerimizi belirlememize yardımcı olacak ve astronomi ve astrofiziğin çok sayıda alt alanına fayda sağlayacak.”
Referans: “Kepler, K2 ve TESS – II tarafından gözlemlenen soğuk dev yıldızların asterosismolojisini kullanarak Gaia EDR3 paralaks sistematiğinin araştırılması. Kırmızı küme yıldızları kullanılarak Gaia paralaks sistematiğinin şifresinin çözülmesi”, S. Khan, RI Anderson, A. Miglio, B. Mosser ve YP Elsworth, 15 Aralık 2023, Astronomi ve Astrofizik.
DOI: 10.1051/0004-6361/202347919