BESSEL, Friedrich Wilhelm (1784-1846)
Alman astronomi bilgini. İlk kez bir yıldızın Yer’den uzaklığını ölçmüş ve binlerce yıldızın konumunu belirleyerek küresel astronominin en büyük adlarından biri olmuştur.
22 Temmuz 1784’te Prusya’daki Minden kentinde (bugün Almanya sınırları içinde) doğdu. Altısı kız, üçü erkek, dokuz çocuklu bir devlet memurunun oğluydu. Minden’de başladığı ortaöğrenimini ancak dört yıl sürdürebildi. Sonradan çocukluk yıllarını anlatan bir yazısında kendisinin de söylediği gibi iyi bir öğrenci değildi, matematik ve fiziğe duyduğu ilgi dışında, 15 yaşma kadar hiçbir konuda olağanüstü yetenek ve başarı gösterememiş, Latince derslerinde oldukça zorlanmıştı. Oysa sonraları kendi kendine çalışarak bu dili bazı kitaplarını Latince yazacak kadar iyi öğrenmiştir.
1799’da 15 yaşındayken okuldan ayrılarak Bremen’deki bir ticaretevine çırak girdi. Kısa süre içinde hesap ve muhasebede öylesine ustalaştı ki, yasalara göre çırakların yedi yıl ücretsiz çalışması gerekirken daha birinci yılm sonunda Bessel’e az da olsa bir aylık bağlamışlardı. Böylece maddi bağımsızlığını kazanan Bessel, geceleri de sürekli çalışarak ilgi duyduğu her konuda kendi kendisini yetiştirdi. Dış ticarette başarılı olabilmek için coğrafya, İspanyolca ve İngilizce öğrendi; ticaret gemilerinde kargo memuru olabilmek için de gemicilik konusunda kitaplar okudu. Gökcisimlerinin yüksekliğini ölçen sekstant aletiyle bir geminin denizdeki yerini saptama sorunu, Bessel’in ilgisini astronomiye çekmişti. Astronominin temellerini bilmeden yalnızca yıldızların konumuna bakarak denizcilik yapmak onu doyurmadığından astronomi ve matematik çalışıp kısa sürede enlem ve boylamları saptayabilecek duruma geldi.
Bremen’in boylamını belirleyerek ve bir yıldızın Ay’la tutulumunu gözlemleyerek ilk astronomi çalışmalarına başlayan Bessel, Halley kuyrukluyıldızının 1607’deki geçişine ilişkin bir makaleyi okuyunca, bu gözlemlere dayanarak kuyrukluyıldızın yörüngesini hesaplamayı düşündü. Lalande’m ve özellikle kuyrukluyıldız yörüngeleri üzerinde çalışan Alman astronomu Heinrich Wilhelm Matthaeus Olbers’in (1758-1840) yapıtlarını okuyarak konuyu iyice öğrendikten sonra, 1804’te bitirdiği çalışmasını Olbers’e sundu. Olbers, Bessel’in vardığı sonuçlarla Halley’in hesapları arasındaki tutarlılığı görünce çok etkilendi ve Bessel’e ek gözlemler yaparak bu yörünge üzerindeki çalışmalarını ilerletmesini önerdi. Sonunda yine Olbers’in önerisiyle Monatliche Correspondenz adlı dergide yayımlanan makale, bir doktora tezi düzeyindeydi ve özellikle kendi kendisini yetiştirmiş, astronomi meraklısı yirmi yaşındaki bir gencin kaleminden çıkması büyük yankı uyandırmıştı. Bu olay Bessel’in yaşamında gerçek bir dönüm noktası oldu ve o çağın en büyük astronomlarından birinin yetişmesine ortam hazırladı. Nitekim Olbers yaşamı boyunca astronomiye en büyük katkısının Bessel’i profesyonel astronom olmaya yüreklendirmek olduğunu söylemiştir.
Bessel 1806’nın ilk aylarında daha çıraklık yükümlülüğü bile bitmeden eski işinden ayrılarak Olbers’in desteğiyle J.H. Schröter’in (1745-1816) Bre-men yakınlarındaki Lilienthal’da kurulu gözlemevinde asistanlığa başladı. Lilienthal’da çalıştığı dört yıl içinde kuyrukluyıldız ve gezegenlerin gözleminde uygulamalı deneyim kazandı, özellikle Satürn’ü, halkaları ve uydularıyla birlikte gözlemledi. Bir yandan da gök mekaniği çalışmalarına hız vererek kuyrukluyıldız yörüngelerinin saptanmasına katkıda bulundu.
Königsberg Gözlemevi’nde 36 yıl
Prusya Kralı III. Friedrich-Wilhelm, Königsberg’te (bugün Rusya’da Kaliningrad) büyük bir gözlemevi kurulmasını isteyince, Humboldt’un önerisi üzerine bu gözlemevine müdür ve astronomi profesörü olarak atanan Bessel 10 Mayıs 1810’da göreve başladı. Göttingen Üniversitesi’nde, o tarihten üç yıl kadar önce Bessel’i Bremen’de tanımış ve olağanüstü yeteneğini farketmiş olan Gauss’un başkanlığında toplanan bir kurul, Bessel’in profesörlüğe yükseltilmesi için gerekli olan “doktor” unvanım hiçbir formaliteye gerek görmeden hemen vermişti.
Bessel’m 1812’de Johanna Hagen ile yaptığı evlilikten iki oğlu, üç kızı oldu. Ömrünün sonuna değin Königsberg’te yaşadı, iki oğlunun genç yaştaki ölümüyle gölgelenmiş olsa da sakin ve mutlu bir yaşam sürdü, Olbers ve Gauss ile de sürekli yazıştı.
184Q’a doğru sağlığı bozulmaya başlayan Bessel, en son gezisini bir kongre toplantısına katılmak üzere İngiltere’ye yaptı. Aralarında Herschel’in de bulunduğu büyük İngiliz” astronomlarıyla karşılaşmak onu çok heyecanlandırmıştı. Ülkesine dönünce, bu buluşmanın verdiği coşkuyla, iyiden iyiye bozulmuş olan sağlığına aldırmaksızm bir dizi çalışmasını bitirip yayımladı. İki yıl acı çektikten sonra 17 Mart 1846’da Königsberg’te kanserden öldü ve kuruluş çalışmalarından başlayarak otuz altı yıl yönettiği gözlemevinin yanına gömüldü. 1812’de Berlin Fen Bilimleri Akademisine, 1840’ta da Fransız Bilimler Akademisi’ne üye seçilen Bessel Argelander gibi değerli astronomlar yetiştirmiştir.
20. yy’m başlarında Newcomb’un “uygulamalı Alman astronomi okulunun kurucusu” olarak tanımlayacağı Bessel, astronomi gözlemlerine yıldızların konumlarını en doğru ölçümlerle saptamak amacıyla başladı. O çağda gözlem yanılgıları büyük ölçüde ölçme aletlerinin yetersizliğinden kaynaklanıyordu ve Bessel kullanılan araçların geliştirilerek yanılgıların elden geldiğince azaltılabilmesi için titizlikle çalıştı.
Yanılgılara yol açan ikinci ve önemli bir neden de Yer’in tüm hareketlerinin henüz yeterince hassas bir biçimde belirlenememiş olmasıydı. Nitekim bu konuya gereken önemi veren Bessel’in 1815’te yayımlanan ve Berlin Akademisi’nce ödüllendirilen ilk yapıtının konusu, Newton kuramına göre Yer’in boşluktaki hareketini belirleyen bazı parametrelerin değerlerini saptamaktı.
Bessel’in gözlem titizliğine ve doğru ölçümlerine güvenen Olbers, Bradley’nin 1750-1762 arasında otuz altı kadar parlak yıldızın konumlan üzerinde yapmış olduğu gözlemleri Bessel’in yeniden gözden geçirmesini istedi. Bessel de gözlem araçlarının yetersizliğinden ya da atmosferin yanıltıcı etkilerinden doğan tüm ölçüm yanlışlarını düzelterek, Bradley’nin yıldızlarının yerini çok doğru ve hassas olarak belirledi.
1818’de Fundamenta astronomiae pro anno 1755 (“1755 Yılında Astronominin Temelleri”) adıyla yayımlanan bu çalışma, Bessel’in ilk büyük başarısı ve çağdaş astronominin başlangıcı sayılır. 1830’da yayımlanan ve Güneş’in, gezegenlerin, bazı yıldızların gökyüzündekr yerlerini belirleyen Tabulae Regiomontanae (“Regiomontanus Cetvelleri”) ise çok güvenilir bir kaynak olarak bir yüzyıl boyunca kullanıldı.
Artık bütün astronomi gözlemleri Bessel’in belirlediği çerçeve içinde değerlendiriliyor, onun siste-mine göre ölçülmüş yıldız konumlarında gözlemlenen en küçük bir sapma bir ölçüm yanlışını değil, bu sapmanın nedenlerini ortaya çıkaracak yeni bir fiziksel açıklamanın gerektiğini akla getiriyordu. Bunun en güzel örneği Büyük Köpek takımyıldızının en parlak yıldızı olan °c Canis Majoris ya da Sirius’tur,
Bessel 1834’te, Bradley’den başlayarak yeri sistemli bir biçimde incelenen bu parlak yıldızın gökyüzünde-ki konumunda küçük, devirli bir değişim gözlemlemişti; ölçümlerinin doğruluğundan hiç kuşkulanmadığı için bu yıldızın yanında karanlık, fakat onun kadar kütleli ikinci bir yıldızın bulunduğunu ve
çekim etkisiyle Sirius’un konumunda sapmalara neden olduğunu düşündü. Bessel’in vardığı bu sonuç 1862’de gözlemle doğrulandı; buluşun önemi yaklaşık bir yüzyıl sonra, “beyaz cüce” denilen yıldızların kuramsal açıklaması yapıldıktan sonra ortaya çıktı. Gerçekten de gökyüzünün en parlak yıldızı olan Sirius’un eşi (Sirius B) karanlık bir beyaz cücedir ve birbirlerinin çekim etkisiyle ortak bir kütle merkezi çevresinde dolanan bu iki yıldız bir çift yıldız sistemi oluşturur.
Yıldız uzaklıklarının ölçümü
Böylece yaklaşık elli bin yıldızın doğru konumunu belirleyen Bessel’in en büyük başarılarından biri, astronomları yaklaşık üç yüz yıldır uğraştıran yıldız ıraklık açılarını ölçerek, sabit yıldızların Yer’den uzaklığını çok kesin ölçümlerle belirlemesidir. 19. yy’ın başlarında Neptün ile Plüton’un henüz keşfedilmemiş olmasına karşın Güneş sisteminin boyutları yaklaşık olarak biliniyor, ancak yıldızların ölçülemeyecek kadar uzakta olduğu sanılıyordu. Görece olarak Yer’e öbür yıldızlardan daha yakın bir yıldızın, uzaktaki yıldızlara göre yer değiştireceği düşünülmüş ve buna ıraklık açısı (paralaks) denilmişti. 18. yy’m başında Bradley ıraklık açısı ölçümlerini denemişse de, bu araştırmaları sırasında ışığın sapıncı gibi fiziksel bir olayı keşfetmesine karşın hiçbir yıldızın ıraklık açısını ölçememişti. Böylece ölçülecek açıların çok küçük olduğu anlaşıldıktan sonra, ölçme yöntemleri ve hangi yıldızların seçileceği yeniden gözden geçirildi. O tarihten sonra sistemli bir biçimde ıraklık açılarım ölçmeyi deneyen Herschel oldu, ancak o da birçok çift yıldız sistemi bulmasına karşın tek bir ıraklık açısı ölçemedi.
Bütün bu çalışmaların sonuçsuz kalması üzerine yeni bir yaklaşımla ıraklık açısı ölçümüne eğilen Bessel, Yer’e göre özdevinimi (yıllık açısal yer değiştirmesi) en yüksek olan yıldızın Yer’e en yakın yıldız olacağını düşündü. Bunun için de Kuğu takımyıldızında yer alan ve Flamsteed’in kataloğunda 61 Cygni adıyla kayıtlı olan yıldızı seçti. Çıplak gözle zor görülebilen bu yıldızın Yer’e göre yıllık özdevinimi, 5” gibi oldukça büyük sayılabilecek bir değere ulaşıyordu. Bessel bu yıldızın her yıl bir elips içinde görünür bir yer değiştirme hareketi yaptığını gözlemledi ve bu hareketin Yer’in Güneş çevresindeki dolammından ileri geldiğini açıkladı. Nihayet on sekiz aylık bir gözlemden sonra 1838’de Astronomisc-he Nachrichten’de 61 Cygni’nin ıraklık açısını ölçtüğünü ve bu yıldızın Yer’den 10,9 ışık yılı (bir ışık yılı yaklaşık 9.46xl012 km’ye eşittir) uzakta olduğunu bildirdi. Bu çalışmasıyla, yıldız uzaklıklarının ölçümü ve yakın yıldızların incelenmesi konusunda da astronomide yeni bir çığır açıyordu.
Bessel aynı zamanda çok değerli bir matematikçiydi.Günümüzde uygulamalı matematiğin, fizik ve mühendislik bilimlerinin vazgeçilmez yöntemlerinden biri olan ve Bessel fonksiyonları adıyla bilinen özel bir fonksiyonu tanımlayıp uygulayarak kuramsal matematiğin sınırlarını genişletmiştir. Hipergeomet-rik fonksiyonun özel bir biçimi olan bu fonksiyonu Bessel ilk kez 1817’de karşılıklı çekim etkisiyle birlikte dolanan gökcisimlerinin hareketini açıklamak için kullanmış, yedi yıl sonra da Güneş sistemindeki gezegenlerin yörüngelerindeki küçük tedirginlikleri incelemek amacıyla geliştirmişti. Bir gezegenin elips
bir yörünge üzerindeki hareketinde, başka bir gezegenin çekim etkisinden doğan düzensizlikler (tedirginlik), dolaylı ve dolaysız iki öğeden oluşur. Yörüngesi incelenen A gezegeni, B gezegeninin çekim etkisiyle dolaysız, aynı zamanda B gezegeninin Güneş’in görünür hareketini de etkilemesi nedeniyle dolaylı olarak tedirgin olacaktır. Bessel 1824’te bu iki tür tedirginliğin ayrı ayrı ele alınmasının yerinde olacağını gösterdi ve dolaylı tedirginlikleri incelerken Bessel fonksiyonlarının temel niteliklerini tanımladı. Aslında bu tür fonksiyonların özel örnekleri uzun süredir biliniyordu; 18. yy’ın başlarında Bernoulli’ler 0 ve 1/3. dereceden bu tür fonksiyonları kullanmışlardı. Bessel’i bu fonksiyonlar üzerinde araştırma yapmaya yönelten ise büyük bir olasılıkla gezegenlerin yörüngelerini incelemek için bu dizileri kullanan Lagrange’ ın bir çalışması olmuştur. Dürtü yalnızca kuramsal bir matematik merakından değil, dolaylı tedirginliklerin belirtilmesinde bu dizileri kullanma gereksiniminden doğmuştu. Gerçekten de Bessel, astronomide uygulaması olmayan, yalnızca kuramsal düzeyde hemen hiçbir matematik çalışması yapmamıştır. Nitekim 1840’ta Uranüs’ün yörüngesindeki çok küçük düzensizliklere dikkati çekerek, bu tedirginliğin gezegenin yakınındaki ikinci bir gezegenin varlığından ileri geldiğini düşünmüştü; ancak Bessel fonksiyonlarını uygulayarak bu yeni gezegenin yerini saptamaya ömrü yetmedi ve Neptün, onun öldüğü yıl Adams ile Le Verrier’nin hesaplarıyla keşfedildi.
• YAPITLAR (başlıca): Astronomische Beobachtungen auf der Königsberger Sternwarte za Königsberg, 21 cilt, 1815-1844, (“Königsberg Gözlemevi’nden Astronomi Gözlemleri”); Fundamenta astronomide pro anno 1755, 1818, (“1755 Yılında Astronominin Temelleri”); Tabulae Regiomontanae, 1830, (“Regiomontanus Cetvelleri”); Ab-handlungen von Friedrich Wilhelm Bessel, (ö.s, otobiyografi ve bibliyografya içerir), R. Engelmann (der.), 3 cilt, 1875, (“Friedrich Wilhelm Bessel’in Makaleleri”).
• KAYNAKLAR: A.M. Clerke, A Popular History of Astronomy during the 19. Century, 1902, (4. baskı); M. Dehnen, Friedrich Wilbelm Bessel, 1961; W. Stein, Von Bremer Astronomen nrıd Sternfreunden, 1958; H. S. Williams, The Great Astronomers, 1930; F. Zwicky, Morphological Astronomy, 1957.
Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi