Bilim insanları evrenimizin en zor gizemlerinden bazılarını ortaya çıkarmak için yeni bir araca sahip olmak üzereler.
Avrupa Uzay Ajansı’nın 1 Temmuz’da fırlatılacak olan Euclid (Öklid) görevi “karanlık evren” olarak adlandırılan evreni incelemek üzere tasarlandı. Bilim insanları kozmosun daha gizemli bileşenlerine, yani karanlık madde ve karanlık enerjiye bu şekilde atıfta bulunuyor. Bunu yapmak için, bu son teknoloji görev geometrinin bazı ilkelerini kullanmak Antik Yunan adaşı olan matematikçi tarafından ortaya konmuştur. İskenderiyeli Öklid.
Peki Öklid tam olarak kimdi ve neden hala bu kadar önemli?
Öklid’in görevi nedir?
Euclid uzay aracı, evreni görünür ve yakın kızılötesi ışıkta görüntüleyebilen 3,9 fit genişliğinde (1,2 metre) bir teleskop içeriyor – Hubble Uzay Teleskobunun yarısı büyüklüğünde. Yakın çekim, yüksek çözünürlüklü çalışmalar için dar görüş alanlarıyla tasarlanan Hubble ve James Webb Uzay Teleskobu’nun aksine Euclid, bir seferde binlerce uzak galaksiyi kapsayabilecek geniş açılı bir yaklaşım benimsiyor.
Görüş alanı 0,57 derece kareBu da dolunayın çapının iki katından biraz daha az. Bir teleskop için bu, tek seferde görülebilecek devasa bir gökyüzü genişliğidir ve Euclid’in iki aletinin – teleskobun Görünür Görüntüleyici (VIS) ve onun Yakın Kızılötesi Spektrometre ve Fotometre (NISP) – karanlık madde ve karanlık enerji hakkında daha fazla bilgi edinmek için sadece altı yıl içinde 1,5 milyar uzak galaksiyi araştıracak. Bu iki gizemli bileşen 26,8 ve %68,3 Ancak astronomlar bunların ne olduğunu bilmiyorlar; bu karanlık unsurların orada olduğunu sadece görünmez karanlık maddenin kütleçekim etkisi ve karanlık enerjinin evrenin genişlemesini hızlandırması nedeniyle biliyoruz.
Evrendeki madde ve enerji yoğunluğu, madde ve enerjinin uzay-zamanı bükebilmesi ya da esnetebilmesi anlamında evrenin geometrisini belirler. Karanlık madde ve karanlık enerji evrendeki madde ve enerjinin büyük çoğunluğunu oluşturduğundan, evrenin geometrisini asıl kontrol edenler de onlardır.
Euclid bu karanlık etkileri iki yol. Bunlardan biri, 10 milyar ışık yılı boyunca uzanan üç boyutlu bir galaksi haritası oluşturmak için galaksi kırmızıya kaymalarını kataloglayan bir araştırma yaparak galaksilerin nasıl kümelendiğine bakmaktır. Galaksilerin nasıl kümelendiği, evreni yaratan Büyük Patlama’dan sadece 279.000 yıl sonra yayılan radyasyon olan kozmik mikrodalga arka planındaki (CMB) madde yoğunluğundaki dalgalanmalarla ilişkilidir. Bu dalgalanmaların karşılaştırılması baryonik akustik salınımlar (BAO’lar) – daha sonraki çağlardaki kümelerin büyüklüğü ile karanlık enerjinin gücünün zaman içinde nasıl değiştiği hakkında bize bilgi verebilir, çünkü itici kuvveti galaksilerin kümelenmesine neden olan yerçekimine karşı çalışır.
Euclid’in karanlık evreni incelemesinin bir diğer yolu da galaksilerin şekillerine bakmaktır. Evrene yayılmış olan karanlık maddenin kütleçekimi, ışığı büken kütleçekimsel mercekler yaratabilir. Bunu galaksi kümelerinin güçlü çekimsel merceklerinde dramatik bir şekilde görüyoruz, ancak karanlık madde aynı zamanda uzayın geometrisini ve ışığın bize ulaşmak için izlediği yolu değiştirerek galaksilerin şekillerini ince bir şekilde bozan “zayıf merceklenmeye” de neden olabilir. Euclid 1,5 milyar galaksiyi görüntüleyecek ve gökbilimcilerin evrendeki karanlık maddeyi haritalamalarına olanak sağlamak için bu şekil bozulmalarını arayacak.
Matematikçi Öklid kimdi?
Misyon adını geometrinin babası olan Antik Yunan matematikçi Öklid. (Bu onun İngilizceleştirilmiş adıdır, Yunanca adı Eukleides’tir). O yaşadı MÖ 300 yılı civarında Büyük İskender tarafından MÖ 330’da kurulan İskenderiye kentinde doğmuştur. Hiç kimse Öklid’in tam olarak ne zaman doğduğu ve öldüğü de dahil olmak üzere kişisel ayrıntılarından tam olarak emin değildir. Bildiklerimiz bize bıraktıklarıdır: büyük matematik eserleri, özellikle de geometri üzerine bir inceleme olan ve dünyada en çok tercüme edilen kitaplardan biri olan “Elementler”.
Bu nedenle Öklid “geometrinin babası” olarak bilinir. Uzay misyonu Euclid’in yapacaklarının çoğu geometriye ve yerçekimsel merceklenme ve kozmik genişlemenin bu geometriyi nasıl değiştirdiğine dayanıyor.
Özellikle, Öklid’in özel geometri markasına “Öklid geometrisi.” Bu size okulda öğretilen geometridir; düzlemler, paralel doğrular, dik açılar, trigonometri ve Pisagor Teoremi.
Öklid geometrisini beş aksiyom ya da kabul edilmiş doğrular temeline dayandırmıştır. Bunlar arasında herhangi iki noktanın düz bir çizgiyle birleştirilebileceği; düz çizgilerin sonsuza kadar uzatılabileceği; bir dairenin sadece merkezinin nerede olduğunun ve yarıçapının boyutunun bilinmesiyle çizilebileceği; tüm dik açıların (90 derece) eşit olduğu; ve eğer bir X doğrusu diğer iki doğru olan Y ve Z ile kesişiyorsa ve X’in Y ve Z ile yaptığı açılar sırasıyla 90 dereceden küçükse, Y ve Z’nin sonsuza kadar uzatıldığında birbirini keseceği (başka bir deyişle bir üçgen oluşturacağı) gerçeği yer almaktadır.
Bu temelden hareketle Öklid, 2.300 yıl sonra bile günlük yaşamda kullandığımız bir geometrik sistem formüle edebilmiştir. Bununla birlikte, gökbilimciler karanlık evrenin kanıtlarını aramak için yerçekimi merceklerinde olduğu gibi uzayda Öklid geometrisinden sapmaları arayabilmektedir.
İskenderiyeli Öklid’in mirası sonsuza dek yaşayacaktır. Perspektif geometrisi, cebir ve “küresel astronomi” olarak adlandırılan ve gök küre üzerindeki nesneleri bulmaya yarayan bir geometri biçimini içeren konularla da uğraşan Öklid, zamanının dehalarından biriydi. Öklid’in Platon’un öğrencisi olduğunu ve İskenderiye Müzesi’nde ders verdiğini gösteren bazı kanıtlar vardır. İskenderiye Kütüphanesi ve burada ünlü bir matematik okulu da kurdu.
Şimdi, iki bin yıldan fazla bir süre sonra, onun mirası, evrenimizin en kafa karıştırıcı gizemlerinden bazılarının temeline inmek için şimdiye kadarki en iyi girişimimizde son sınıra girecek.
