Webb Teleskobu, Eski Bir Evrenin Yeni Bir Vizyonunu Ortaya Çıkardı

Evren 13,8 milyar yıl önce karanlıkta doğdu ve birkaç yüz milyon yıl sonra ilk yıldızlar ve galaksiler parıldadıktan sonra bile, bunlar da karanlık kaldı. Zaman ve genişleyen kozmos tarafından yayılan parlak ışıkları, kızılötesine kısıldı ve onları – ve başlangıcımıza dair diğer ipuçlarını – her göz ve araç için erişilemez hale getirdi.

Şimdiye kadar. Salı günü, şimdiye kadar yapılmış en güçlü uzay gözlemevi olan James Webb Uzay Teleskobu, daha önce görünmez olan, doğmakta olan kozmosumuzun muhteşem bir slayt gösterisini sundu. Siyah kadife üzerindeki mücevherler gibi gökyüzünü kaplayan antik galaksiler. Yıldızlararası tozdan oluşan kümülüs bulutlarının derinliklerinden parlayan yavru kuş yıldızlar. Uzak bir ötegezegenin atmosferinde su buharı izleri.

Bunların toplamı, hem evrenin yeni bir vizyonu hem de bir zamanlar yeni görünen evrenin bir görünümüdür.

NASA’nın Greenbelt, Md.’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde astrofizikçi ve teleskopun operasyon müdürü Jane Rigby, “Bu her zaman oradaydı” dedi. “Orada ne olduğunu görmek için bir teleskop yapmamız gerekti.”

Webb teleskopu – NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu’nun 30 yıl ve yapım aşamasında yaklaşık 10 milyar dolar olan övünen halefi – bu kozmik tarih alanına erişmek, ilk yıldızları ve galaksileri incelemek ve daha yakın, potansiyel olarak yaşanabilir dünyaları aramak için donatılmıştır. NASA, Avrupa Uzay Ajansı ve Kanada Uzay Ajansı arasında bir işbirliğidir.

Teleskop için kıdemli proje bilimcisi John Mather, “Big Bang’den ortaya çıkacak ilk şeyleri arıyoruz” dedi.

Başkan Biden Pazartesi öğleden sonra NASA yetkililerinin ve astronomların kozmosun şimdiye kadar çekilmiş en derin görüntüsü olarak selamladıkları şeyi tanıtırken bir önizleme sundu; bu, NASA’nın bilgisayarlarından daha fazla veri yayıldığında muhtemelen bu hafta bitmeden geçecek bir işaret.

SMACS 0723 adlı uzak bir yıldız kümesinin görüntüsü, gökyüzüne yayılmış daha da uzak gökadaların varlığını ortaya çıkardı. Bu galaksilerden gelen ışık, kümenin yerçekimi alanı tarafından görünür hale getirilerek 13 milyar yıldan daha uzun bir süre önce ortaya çıktı.

Uzaya bakmak, geçmişe bakmaktır. Işık, uzay boşluğunda saniyede 186.000 mil veya yılda yaklaşık altı trilyon mil hızla hareket eder. 10 ışıkyılı uzaklıkta bir yıldızı gözlemlemek, onu 10 yıl önce, ışığın yüzeyinden ayrıldığında olduğu gibi görmektir. Bir yıldız ya da galaksi ne kadar uzaktaysa, o kadar eskidir ve her teleskopu bir tür zaman makinesi yapar.

Gökbilimciler, en uzak, en eski yıldızların bugün gördüğümüz yıldızlardan farklı olabileceği teorisini ortaya koyuyor. İlk yıldızlar, Büyük Patlama’dan arta kalan saf hidrojen ve helyumdan oluşuyordu ve güneşten çok daha büyük kütleli büyüyebilirlerdi ve daha sonra hızla ve şiddetle çökerek, şimdi çoğu galaksinin merkezini dolduran türden süper kütleli kara deliklere dönüşebilirlerdi.

Yeni resimler, merkezin bilim iletişimi direktör yardımcısı Michelle Thaller’in ev sahipliği yaptığı Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde, dünya çapında video duraklarıyla bir saatlik bir törenle yayınlandı. Birkaç mil ötede, Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nde, ekranda yeni görüntüler yanıp sönerken, gökbilimcilerden oluşan taşkın bir kalabalık boğdu ve bağırdı, ah ve ah etti – teleskoplarının umduğundan daha iyi çalıştığının kanıtı.

Kızılötesi bir gökyüzü manzarası, Pegasus takımyıldızında inanılmaz derecede sıkı bir şekilde paketlenmiş beş gökada olan Stephan Beşlisini gösterdi. Dördü yerçekimi dansına o kadar yakınlar ki sonunda birleşecekler. Gerçekten de görüntü, iki gökadanın yıldızları birbirinden koparmasıyla ısınan bir toz bandını ortaya çıkardı.

Patlamış bir yıldızın kalıntıları olan Güney Halka Bulutsusu’nun bir görüntüsü, ortasında yüzen polisiklik aromatik hidrokarbonlar veya PAH’lar olarak bilinen karmaşık karbon moleküllerinin ipuçlarını ortaya çıkardı. Bu tür moleküller uzayda sürüklenir, bulutlara yerleşir ve daha sonra yeni yıldızlar, gezegenler, asteroitler – ve daha sonra yaşamın filizlenebileceği her şeyi doğurur.

Washington Üniversitesi’nde emekli bir astronomi profesörü olan Bruce Balick, “Muhtemelen bu yıldızlarda PAH’ların oluşumu, yaşamın nasıl başladığının çok önemli bir parçası” dedi. “Ben sarhoşum.”

En çarpıcı görüntü, hem bir yıldız yuvası olan hem de Samanyolu’ndaki en parlak ve patlayıcı yıldızlardan bazılarına ev sahipliği yapan uçsuz bucaksız, dönen bir toz bulutu olan Karina Bulutsusu’ydu. Kızılötesi olarak bakıldığında, bulutsu, gökbilimcilerin daha önce hiç görmediği yüzlerce yıldızla noktalı, başgösteren, aşınmış bir kıyı uçurumuna benziyordu.

Teleskop için proje bilimcisi yardımcısı Amber Straughn, sarp bir yapıya işaret ederken, “Bu görüntüde neye sesleneceğimi bulmam biraz zaman aldı” dedi.

Dr. Straughn, kendi gezegenleri olan yıldızlarla dolu bulutsunun ölçeğini düşünmekten kendini alamadığını da sözlerine ekledi.

“Biz insanlar gerçekten evrene bağlıyız” dedi. “Bu manzarada aynı malzemeden yapıldık.”

Gökbilimcilerden ve dünyanın dört bir yanındaki nöbet partilerinden tek tip bir rahatlama ve övgü vardı.

30 yıl önce teleskopun planlanmasında etkili olan Carnegie Gözlemevi’nden bir gökbilimci olan Alan Dressler, “Bu olay beni mahvetti” dedi. “Sanırım düşündüğüm kadar yorgun değilim.”

Şunları ekledi: “Evren hakkındaki anlayışımızdaki büyüme Hubble’da olduğu kadar büyük olacak ve bu gerçekten bir şey söylüyor. Harika bir macera için buradayız.”

Gökyüzünde bir ‘beslenme çılgınlığı’

Salı günü yayınlanan resimler ve diğer veriler, görüntülerin yeni teleskopun menzilini ve gücünü gösterme – ve halkın çoraplarını kırma yeteneği için küçük bir görüntüleme uzmanları ekibi ve halka açık erişim uzmanları tarafından seçildi.

Bunları önümüzdeki altı ay içinde NASA’nın Erken Yayın Bilim Programlarındaki çalışmaların sonuçları izleyecek. Bay Biden’ın Pazartesi günü gösterdiğinden çok daha uzaktaki galaksilerin görüntülerini de içeren bazı sonuçlar bu hafta içinde hazır olacak. Perşembe günü, teleskopun ve aletlerinin testi sırasında toplanan tüm veriler mevcut olacak.

Artık görüntüler ortaya çıktığına göre, “çılgınlığı besleyen bir astronom olacak!” Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz’da araştırmacı ve kırk yıl önce teleskop programının başlatıcısı olan Garth Illingworth, bir e-postada yazdı.

Webb dönemini hızlı bir şekilde başlatmayı amaçlayan Erken Yayın Bilim Programları, güneş sistemi, galaksiler, galaksiler arası uzay, büyük kara delikler ve yıldızların evrimi çalışmalarını içerir.

Jüpiter ve yaklaşmakta olan bir NASA misyonunun hedefi olan Europa gibi sayısız ilgi çekici uyduları bir odak noktası olacak. Yedi gezegenin loş bir kırmızı-cüce yıldızın çevresinde döndüğü, sadece 40 ışıkyılı uzaklıktaki Trappist-1 sistemi de dahil olmak üzere, ötegezegenlere diğer iki çalışma ayrılacaktır. Bu gezegenlerden üçü, yüzeyde suyun bulunabileceği yaşanabilir bölgede yörüngede dönen Dünya büyüklüğünde kayalardır.

Görünmeyen ışığı hayal etmek

Hubble Uzay Teleskobu’nun son otuz yıldır astronomiyi tanımlaması gibi, NASA da Webb’in kozmos ile kendi buluşmalarını hevesle bekleyen yeni nesil araştırmacılar için alanı tanımlamasını bekliyor.

Geleli uzun zaman oldu. Yeni Nesil Uzay Teleskobu olarak başlayan şey, evrendeki en eski yıldızlardan ve galaksilerden gelen ısıyı algılayabilen bir kızılötesi teleskopa dönüştü.

Kozmos genişlediğinden, bu en eski yıldızlar ve galaksiler Dünya’dan o kadar hızlı uzaklaşıyorlar ki, ışıkları daha uzun, daha kırmızı dalga boylarına kayıyor, tıpkı bir ambulansın sireninden gelen ses hızlandıkça daha düşük bir sese kayıyor. Bir zamanlar mavi olan en uzak ve en eski galaksilerden ve yıldızlardan gelen ışık, şimdi gözle görülemeyen kızılötesi “ısı” radyasyonudur. Astrobiyologları yakından ilgilendiren karbon, ozon ve diğer moleküllerden gelen radyasyon da öyle.

Erken bir planlama komitesi, teleskopun en az dört metre çapında (Hubble’ın çapı sadece 2.4 metreydi) ve kızılötesi radyasyona karşı oldukça hassas olması gerektiği ve 1 milyar dolara mal olacağı sonucuna vardı. NASA yöneticisi Dan Goldin bu fikri beğendi, ancak dört metrelik bir teleskopun ilk yıldızları göremeyecek kadar küçük olacağından endişelendi ve bu nedenle boyutu sekiz metreye çıkardı.

Bununla birlikte, boyut olarak iki katına çıkan teleskop, artık mevcut herhangi bir rokete sığmayacaktı. Bu, teleskopun aynasının katlanabilir olması ve uzayda kendini açması gerektiği anlamına geliyordu. NASA sonunda Hubble’ın ışık toplama gücünün yedi katı olan 6,5 metre genişliğinde bir aynaya yerleşti.

Ayrıca, teleskobun kendi ısısının uzak yıldızlardan gelen soluk yayılımları bastırmasını önlemek için teleskopun eksi 380 Fahrenheit’e soğutulması gerekecekti. (Bir aletin daha da soğuk olması gerekiyordu, eksi 447 derece Fahrenhayt, mutlak sıfırın sadece birkaç derece üzerinde.) Bu, teleskopun kalıcı olarak bir güneşlik arkasına park edilmesiyle başarıldı.

Ancak enstrümanı geliştirmenin ve inşa etmenin tüm zorlukları devam etti. 1990’da NASA, Hubble’ı şekilsiz bir aynayla yörüngeye göndermişti; Hala bu utançtan dolayı acıyan ajans, yeni teleskop için uzun ve pahalı bir test programı tasarladı. Fiyat etiketi 8 milyar dolara yükseldi ve 2011’de Kongre projeyi neredeyse iptal etti.

Dr. Dressler, “Webb mükemmel bir fırtına haline geldi” diye hatırlıyor. “Ne kadar pahalı olursa, başarısız olmaması o kadar kritikti ve bu da onu daha da pahalı hale getirdi.”

Erken bir test sırasında güneş kalkanı yırtıldı. NASA’nın bilim misyonlarından sorumlu yardımcı yöneticisi Thomas Zurbuchen, “10 milyar dolarlık bir teleskopla çalıştığınızda, küçük sorunlar yoktur” dedi. “Neyin kalın olup neyin olmadığını bilmek zor.”

Astronomlar için Noel

Webb teleskopu, 2011’den beri teleskopun proje yöneticisi olan Bill Ochs’a göre, yaklaşık 20.000 mühendis, astronom, teknisyen ve bürokratın ortak çabasını temsil ediyor. Şu anda, birleşik yerçekimi alanlarının bir araya geldiği L2 adlı bir noktada güneşin yörüngesinde dönüyor. Güneş ve Dünya, sabit bir dinlenme noktası oluşturur. 18 altın kaplamalı berilyum altıgeninden oluşan aynası, dev bir küreğin bıçağı üzerinde yüzen bir ayçiçeğini akla getiriyor – teleskopu soğuk tutan ve yıldızımızdan her zaman dışarıyı gösteren güneş kremi.

Webb’in tüm sorunları Noel sabahı, Fransız Guyanası’ndan kusursuz bir fırlatma ve teleskopu yüzlerce “tek başarısızlık noktası”nın ötesine taşımasıyla ve beklendiği gibi iki kat daha fazla manevra yakıtı ve 20 yıllık bir kariyer olasılığıyla birlikte bıraktığında ortadan kayboldu. Bilim. Ayna ayrıca, en kısa ışık dalga boylarını tespit etmede beklenenden iki kat daha iyi olduğunu kanıtladı ve teleskopun çözme gücünü artırdı.

Goddard töreni Salı günü sona ererken, Dr. Zurbuchen ve Dr. Mather, bu kadar uzun süredir birlikte ve iyi çalışan ekibi tebrik etmek ve övmek için sahneye çıktılar. Dr. Mather, teleskopun başarılı olmayacağından asla endişe etmediğini söyledi. “Belki de yapmalıydım,” diye ekledi.

Dr. Zurbuchen karşılık verdi: “Endişelenmem için para alıyorum.”