G arip yeni dünyaları keşfetmek, evrenin kökenini anlamak, galakside yaşam aramak, bunlar yeni bir bilim kurgu filminin konusu değil. Hubble Uzay Teleskobu‘nun uzun zamandır beklenen halefi James Webb Uzay Teleskobu‘nun yeni görev hedefleri. NASA, Avrupa Uzay Ajansı ve Kanada ile ortaklaşa Webb‘i inşa ediyor ve başlatıyor. Anlayacağınız tarihin en büyük uzay teleskobu aklımızı uçurmak üzere. James Webb Uzay Teleskobu, Hubble‘dan 100 kat daha güçlü olacak. Evreni nasıl gördüğümüzü değiştirecek.

Webb‘i yaklaşık bir milyon mil uzağa taşıyacak olan fırlatmanın, 18 Aralık 2021’de gerçekleşmesi planlanıyor. Bilim insanları, Webb‘in uzayda tamamen konuşlandırıldığında yeni bir astronomi çağını başlatacağını ve insanlığa daha önce hiç görmediği şeyleri göstereceğini söylüyor.

MIT‘de bir gezegen bilimcisi ve astrofizikçi olan Sara Seager, “Webb, astronominin yüzyıllar olmasa da on yılların doruk noktasını temsil ediyor” diyor. “Bunu çok uzun zamandır bekliyorduk."

Bilim insanları, 1990’da Hubble Uzay Teleskobu fırlatılmadan önce bile bir takip hakkında düşünmeye başladılar. Uzayda otuz yıldan fazla bir süre kaldıktan sonra, bu sınırları aşan uydunun evreni ne kadar daha tarayıp fotoğraflayabileceği belli değil.

Webb‘in başlangıçta 2010 yılında piyasaya sürülmesi ve yaklaşık 1 milyar dolara mal olması gerekiyordu. Fiyat etiketi o zamandan beri 10 milyar dolara yükseldi ve çok gecikti. Ancak, en azından evrenimize yeni ve açıklayıcı bakışlar bekleyen bilim insanlarına göre, beklemeye değecek.

Austin’deki Texas Üniversitesi‘nde astronomi bölümünde yardımcı doçent olan Caitlin Casey, “Webb ile gözlemlenebilir evrenin sınırına doğru gidiyoruz” diyor. “Ve evet, orada ne olduğunu görmek için heyecanlıyız."

Webb, Hubble‘ı birkaç yönden geride bırakacak. Gökbilimcilerin sadece uzayda daha uzağa değil, aynı zamanda zamanda daha geriye bakmalarına da izin verecek: Evrenin ilk yıldızlarını ve galaksilerini arayacak. Bilim insanlarının, güneşimiz dışındaki yıldızların yörüngesindeki gezegenler olan çok sayıda ötegezegen üzerinde dikkatli çalışmalar yapmalarına ve hatta orada yaşam belirtileri aramaya başlamalarına olanak sağlayacak.

Webb, şimdiye kadar keşfedilmemiş olanı keşfetmek için evren hakkında cevaplanmamış soruları yanıtlayan bir makinedir. İşte Webb‘in neler yapabileceğine dair bir rehber.

Webb’in altın aynası, türünün teleskopları için dev bir adımdır.

Ünlü astronom Edwin Hubble‘ın adını taşıyan Hubble Uzay Teleskobu‘nun fırlatılması, astronomi için ileriye doğru büyük bir adımdı. Dünya’da gökbilimciler, karanlık bir gökyüzünü kirlilikten ve parlak ışıklardan uzak bir yerde görme şansını en iyi şekilde elde edebilmek ve büyük teleskoplar inşa etmek için uzaklardaki dağ zirveleri ve çöller ararlar. Ancak bakışları, Dünya atmosferinin hafif pus ve ışıltısı tarafından hâlâ gölgeleniyor. NASA‘nın açıkladığı gibi, uzay “en büyük dağın zirvesidir”. Uzayın, uzaydan gelenden daha iyi bir görüntüsü yoktur.

Hubble, 30 yıllık çalışması boyunca çok şey ifade etti. Bir kere, bize Deniz Kulağı Bulutsusu ve Yaratılış Sütunları gibi unutulmaz, dudak uçuklatacak kadar güzel görüntüler gönderdi.

Ayrıca bize evrenin yaşı, yıldızlar patladığında ne olduğu, kara delikler hakkında da bilgi verdi. Webb‘in zorlamayı umduğu sınırların çoğunun oluşturulmasına yardımcı oldu. En güçlüsü, gözlemleri bilim insanlarının, basitçe “karanlık enerji" olarak adlandırdıkları çok gizemli bir şey tarafından yönlendirilen evrenin hızlanan bir hızla genişlediğine inanmalarına yol açtı.

Adını aya inişe kadar geçen on yılda NASA‘ya liderlik eden adamdan alan Webb, tüm bunları bir adım daha ileri götürmeye hazırlanıyor. NASA‘da Webb üzerinde çalışan bir astrofizikçi olan Amber Straughn, “Alacağımız şey, Hubble’dan yaklaşık 100 kat daha güçlü bir teleskop” diyor .

Webb, Hubble‘ı iki temel yolla geliştirir. Birincisi sadece boyutudur: Hubble yaklaşık bir okul otobüsü büyüklüğündeydi, oysa Webb daha çok bir tenis kortu büyüklüğündedir. Straughn, “Bu şey çok büyük" diyor. “Webb, NASA’nın şimdiye kadar uzaya göndermeye çalıştığı en büyük teleskoptur."

Ama önemli olan sadece aletin toplam boyutu değil. Yansıtıcı teleskoplar söz konusu olduğunda, kilit bileşen olan kavisli aynasının boyutudur. Straughn, “Bir tür teleskop aynasını hafif bir kova gibi düşünebilirsiniz” diyor. Bu kovada ne kadar çok ışık toplarsanız, evrende o kadar uzaktaki soluk şeyleri görebilirsiniz.

Hubble‘ın aynası etkileyici bir 7,8 fit çapındaydı. Webb‘in güzel, altın renkli aynaları 21,3 fit çapında bir araya geliyor. Genel olarak, bu, ışık toplama alanının altı katından fazladır.

Pratikte bu ne anlama geliyor? Hubble‘ın en ünlü görüntülerinden biri olan Derin Alan’ı düşünün. 1995’te bilim insanları, Hubble‘ı ufacık bir gökyüzü parçasına – yaklaşık bir toplu iğne başı büyüklüğünde, izleyiciden bir kol mesafesinde tutulur – bakması ve o noktadan alabildiği kadar çok ışık yakalaması için ayarladılar.

Geri gelen görüntü şaşırtıcıydı. Hubble, bu ufacık gökyüzü parçasında binlerce galaksiyi ortaya çıkardı ve evrende var olduğu düşünülen galaksilerin sayısını düzeltmemize yardımcı oldu .

Astronomide, nesneler ne kadar uzaktaysa, o kadar eskidir (çünkü uzak yerlerden gelen ışığın Dünya’ya ulaşması çok uzun zaman alır ). Bu, Hubble Derin Alanının yalnızca uzayın bir anlık görüntüsü olmadığı anlamına gelir: Aynı zamanda evrenimizin tarihini de içerir. Bu görüntüdeki galaksiler bize milyarlarca yıl önceki gibi görünüyor.

UT Austin’den Casey, “Webb’in yapacağı şey, o alanı alıp daha da ileri gitmek," diye açıklıyor. “Böylece Hubble Derin Alanı’nın arka planındaki küçük ışık lekeleri parlayacak ve daha ayrıntılı hale gelecek, sarmal kolları görebileceğiz, yapıyı görebileceğiz ve sonra daha fazla ışık lekesi alacağız. Geçmişte daha da fazla ışık. Webb ile zamanda daha geriye gidiyoruz.”

Webb ile Casey gibi astronomlar o kadar eskiyi görebilecekler ki, potansiyel olarak ilk yıldızları ve galaksileri tespit edebilecekler. Hubble, bize ulaşması yaklaşık 13,3 milyar yıl süren Büyük Patlama’dan yaklaşık 400 milyon yıl sonrasına tarihlenen ışığı görmüştü.

Webb Uzay Teleskobu ile çalışması onaylanan Casey, “Uzak! Ancak Webb, bizi Big Bang’den 250 milyon yıl sonrasına götürme yeteneğine sahip," diye açıklıyor.

Bunun ötesinde Webb‘in bile göremediği engeller vardır. Ulusal Bilim Vakfı‘nın açıkladığı gibi, ilk yıldız ışığından önce, evren “yoğun, belirsiz bir ilkel gaz sisi” ile örtülüydü. Kozmik karanlık çağlar olarak adlandırılan bu zamandan itibaren teleskoplarımıza ulaşan hiçbir ışık yoktur .

Büyük Patlama’dan kozmik mikrodalga arka plan adı verilen bir miktar arka plan radyasyonu vardır, karanlık çağlardan önce bize parıldayan soluk bir parıltı vardır. Ama çoğunlukla, karanlık çağlar, evrenin zaman çizelgesinde boş bir noktadır.

Casey ve diğer gökbilimciler, Webb‘in karanlık çağların sonunu anlamalarına ve bu sisin yükselmesine neyin sebep olduğunu bulmalarına yardımcı olacağını umuyorlar. Bilim insanları, en eski galaksilerden gelen yıldız ışığının bunu yaptığından şüpheleniyorlar .

Casey, “Bir gaz bulutunuz varsa ve enerjik ışıkla karşılaşırsa, bu enerjik ışık o gazı iyonlaştıracak ve bu bulutu ayıracaktır" diyor. “Ve eğer o ışık az önce açıldıysa, o gaza çarpar ve tüm evreni gerçekten karanlık bir yerden aydınlık bir yere dönüştürür."

Webb‘in bir diğer avantajı, topladığı ışık türüdür. Webb teleskobu kızılötesi ışığı görüyor – ki bu çok, çok eski olabilir.

Işık birçok farklı çeşitte gelir. İnsan gözü yalnızca görünür ışık olarak bilinen dar bir bandı görebilir, ancak evren bu aralığın dışında çok sayıda ışık içerir, bunlara yüksek frekanslı, yüksek enerjili formlar da dahildir: ultraviyole, gama ışınları. Sonra daha uzun dalga boylarına sahip düşük enerjili ışık var: kızılötesi, mikrodalgalar, radyo.

Hubble biraz kızılötesi ışığı gözlemleyebilir, ancak Webb bunu çok daha ileri götürür. Hubble Uzay Teleskobu, görünür ışık, ultraviyole ve biraz da kızılötesi toplar. Webb öncelikle bir kızılötesi teleskoptur, bu nedenle gözlerimizin görebildiğinden daha uzun bir dalga boyundaki ışığı görür. Bu sıkıcı ve teknik görünüyor, ama aslında Webb‘in zamanda Hubble’dan daha geriye bakmasını sağlayan şey de budur

Kızılötesi ışık genellikle redshifting olarak adlandırılan bir fenomen nedeniyle çok eski bir ışıktır. Bir ışık kaynağı izleyiciden uzaklaşırken, daha uzun ve daha uzun bir dalga boyu haline gelir ve daha da kızarır. Tam tersi de geçerlidir: Bir ışık kaynağı yaklaştıkça dalga boyları kısalır, mavileşir. Bir siren geçtiğinde olanlara benzer: Siren yaklaştıkça perde artar, sonra uzaklaştıkça azalır.

Straughn, “Uzay sürekli genişlediği için evrende bizden en uzaktaki şeyler bizden uzaklaşıyor. Ve ışık, bu uzak galaksilerden uzayda yol alırken, ışık, uzayın genişlemesiyle kelimenin tam anlamıyla gerilir" diyor.

Evren genişledikçe, kırmızıya kayma adı verilen bir süreçle birlikte ışığın dalga boylarını da uzatır. Bir cisim ne kadar uzaktaysa, bize ulaşana kadar ondan gelen ışık o kadar uzar.

Gerçekten çok uzakta olan bir yıldız hayal edin. Bu yıldızdan gelen ışık, görünür spektrumda başlayabilir, ancak bize olan yolculuğunda uzar. Daha kırmızı ve daha da kırmızı olarak büyür. Straughn, “Yani Hubble ile uzak galaksiler gördüğümüzde, bunlar bir nevi küçük, küçücük kırmızı külçeler" diyor. Sonunda, bu çok uzak, eski galaksiler o kadar kırmızılaşırlar ki kızılötesi spektruma düşerler. Webb, insan gözünün göremediği bu eski ışığı görebiliyor.

Uygun şekilde, kızılötesi ışığın başka kullanımları da vardır. Dış gezegenlere bakmak için gerçekten iyi bir ışık türüdür. Örneğin, başka bir yıldızın yörüngesinde dönen bir gezegendeyseniz ve Dünya’yı görmek isteseydiniz, görünür ışık en iyi seçeneğiniz olmazdı.

Webb‘i araştırmasında kullanmayı planlayan Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı astronomu Kevin Stevenson, “Dünya kızılötesinde zirve yapıyor” diyor. Başka bir güneş sisteminde Dünya benzeri bir gezegeni inceleyebilmek istiyorsak, “Gerçekten yapmak istediğimiz şey kızılötesi dalga boylarında gözlem yapmak, çünkü Dünya’dan gelen ışığın yayıldığı yer orası."

Stevenson gibi ötegezegen bilimciler Webb‘i bu dünyaların atmosferlerini analiz etmek için kullanacaklar: Webb, atmosferlerindeki bazı kimyasalları belirleme yeteneğine sahiptir. Stevenson, “Su, CO, CO2, metan tespit edebiliriz" diyor. Bunlar kendi başlarına kesin yaşam belirtileri olmasa da büyüleyici sorular sormaya başlayabiliriz: Bu metan ve karbondioksiti ne yarattı? Hayat olabilir miydi?

“Hepimiz başka bir Dünya bulmak istiyoruz, değil mi?" diyor Stevenson. “Yalnız mıyız?” sorusuna cevap verme olasılığı yüzyıllardır kendimize sorduğumuz bir şeydi. Ve bence James Webb ile bu, bize bu soruyu gerçekten cevaplamak için ilk fırsatı sağlayacak.”

Bilim insanları onun gitmesi için can atıyorlar, ancak Webb devrimi biraz zaman aldı. Tüm fırlatma gecikmelerinin bir nedeni, müteahhit snafus ile ilgili. Ancak NASA‘dan Straughn, bunların büyük bir kısmının Webb‘in karmaşıklığından olduğunu söylüyor.

Straughn, “Çok büyük olduğu için, onu tam olarak konuşlandıracak kadar büyük roket yok" diyor. Teleskop bir roketin içine sığacak şekilde katlanmalı ve kendini uzaya yerleştirebilmelidir. “Dolayısıyla, uzayda konuşlandırılabilir bir teleskop inşa etme sürecinin tamamı, birçok mühendislik zorluğunun kaynağını oluşturuyor."

Hubble Dünya’nın yaklaşık 340 mil yukarısına fırlatılırken, Webb neredeyse bir milyon mil uzakta olacak – Dünya’dan aya olan mesafenin dört katı.

Bu, Webb başlatıldığında, zarar görürse insan eli tarafından kullanılamaz hale geleceği anlamına gelir. Hubble‘ın tarihi düşünüldüğünde bu korkutucu bir durum. 1990’da Hubble‘ın piyasaya sürülmesinden kısa bir süre sonra mühendisler aynasında bir sorun olduğunu fark ettiler; teleskopun ilk görüntüleri bulanıktı ve astronotlar bunu düzeltmek için bir uzay mekiği fırlatmak zorunda kaldılar. Webb ile bu mümkün olmayacak. Yani kesinlikle iyi çalışması gerekiyor.

İyi bir nedenden dolayı çok uzaklarda olacak. Webb bir kızılötesi teleskop olduğu için soğuk tutulması gerekir. Dünyanın kendisi sıcaktır ve kızılötesinde parlar. Straughn, “Kızılötesi ışıkta sıcak olan her şey parlar" diyor. “Teleskop sıcak olsaydı, parlar ve kendini görürdü."

Dikkat çekici bir şekilde, dünyadaki herhangi bir bilim insanı, emsal incelemesinden geçen bir proje önerisi yazmaları koşuluyla Webb Uzay Teleskobu‘nu kullanmak için başvurabilir. Bu durum rekabete oldukça açıktır. Geçen yıl Maryland’deki John Hopkins Üniversitesi‘nden uzay teleskoplarını işleten Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü, Webb‘in ilk gözlem çalışması için teklifte bulundu. Tekliflerin yaklaşık dörtte biri kabul edildi .

Webb‘i kullanmak için onay alan şanslı birkaç kişiden biri olan McGill Üniversitesi‘nde fizik doktora öğrencisi Lisa Dang, “Bir parçam hâlâ şaşkına dönmüş gibi geliyor” diyor . “Ve diğer kısım bu sahtekarlık sendromuna sahip olmak – bu veriler gerçekten şaşırtıcı olsa iyi olur."

Dang, şimdiye kadar keşfedilen en uç gezegenlerden birini incelemeye hazırlanıyor: K2-141 b, Dünya’dan 202 ışık yılı uzaklıkta ve yıldızına o kadar yakın bir gezegen ki, yüzeyinin bir lav okyanusuyla kaplı olduğuna inanılıyor. Bulutları varsa, muhtemelen buharlaşmış kayadan oluşmuştur ve bu da daha sonra “kaya yağmuru” olarak çökebilir. Bu lav gezegeni hakkında pek bir şey doğrulanmadı, ancak Dang atmosferini incelemek ve bu uç dünyada nelerin mümkün olduğunu görmek için Webb‘i kullanacak.

Dang, proje teklifini kazanmak “ilk kez bir astronom gibi hissetmemi sağladı" diyor. “Ama aynı zamanda K2-141 b‘yi aniden çok gerçek kılıyor."

Bu, Webb gibi benzeri görülmemiş bir teleskopun gücüdür. Dang gibi gökbilimcilerin kozmosun boşluklarını doldurmasına yardımcı olacak.

Casey, “Düşündüğünüz zaman, Dünya veya Güneş var olmadan önce olanların tarihini bir araya getirebilmemiz çılgınca” diyor.

Her şey plana göre giderse, bu tür atılımlar birkaç ay içinde gelebilir. Dünyanın dört bir yanındaki gökbilimciler geri sayımın başlamasını bekliyor.

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…