Evrenin en iyi saklanan sırlarından bazılarını nasıl ortaya çıkarabilir?

25 Aralık’ta her şey planlandığı gibi giderse, James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) fırlatılmasıyla yeni bir astronomi çağına gireceğiz. On yıldır beklenen bir olay – şimdiye kadar yapılmış, test edilmiş ve uzaya fırlatılmış en büyük, en pahalı ve karmaşık teleskop olacak.

Yazının yazıldığı sırada, 10 milyar ABD Doları (7,5 milyar sterlin) değerindeki teleskop uçuşu için yakıt aldı ve Avrupa’nın Fransız Guyanası’ndaki uzay limanında onu uzaya taşıyacak olan Ariane 5 roketinin üzerine monte edildi.

Lansman, JWST’yi bu noktaya getiren binlerce bilim insanı, mühendis, yönetici ve destek personeli için hem heyecan verici hem de korkutucu olacak. başkanı olarak Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü KonseyiJWST için operasyon merkezini yönetecek olan , onların tedirginliğini paylaşacağım. Bilimsel potansiyeli her şeyden önce muazzamdır – JSTW, evrenle ilgili en büyük soruların bazılarına cevap verebilir.

Gizemli erken evren

JWST, genellikle Hubble Uzay Teleskobu’nun yerine geçecek şekilde faturalandırılır, ancak ben onu halefi olarak görmeyi tercih ederim. Hubble şimdi 30 yıldan fazla bir süredir faaliyet gösteriyor ve bize evrenin muhteşem manzaralarını ve binlerce bilimsel sonucu verdi. Daha uzun yıllar hizmet vermeye devam edeceğini umuyor ve bekliyoruz.

Ancak, yer tabanlı teleskoplara kıyasla nispeten küçük 2,4 metre çapındaki ayna, hassasiyetini ve en sönük nesneleri gözlemleme yeteneğini sınırlar. Ayrıca, Hubble kızılötesi ışıkta gözlemleme kabiliyetine sahip olsa da, en eski yıldızlardan ve galaksilerden gelen ışığın dalga boylarına erişemez. Ancak JWST bunu yapabilecek. Hatta daha önce hiç görülmemiş olan Popülasyon III yıldızlarını (Big Bang’den gelen ilkel malzemeden oluşan yıldızlar) görebilir.

Büyük Patlama’dan hemen sonra ilk yıldızların ne zaman oluştuğunu bilmek ve ilk galaksilerin yapı taşlarını nasıl ürettiklerini anlamak önemli bir bilimsel sorudur ve JWST’nin temel bilim hedeflerinden biridir. Karbon, silikon ve altın gibi yaşam ve modern teknoloji için gerekli olan elementlerin nihayetinde ilk yıldızlarda yaratıldığını biliyoruz. şu anda iyi bir anlayışa sahip değilim bu nasıl oldu.

Uzak evrendeki soluk nesneleri tespit etme ihtiyacı, gözlemevinin tasarımı için önemli bir itici güç olmuştur, boyutunu, dalga boyu kapsamını belirlemiştir ve istenmeyen arka plan ışığını en aza indirmek için onu çok serin tutma ihtiyacı.

İlk yıldızları ve galaksileri incelemek, JWST’nin gerçekleştireceği tek bilimsel program değil. Dünyanın dört bir yanından gökbilimcilerin araştırmalarını desteklemek için zaman ayırabilecekleri genel amaçlı bir gözlemevi olarak tasarlandı. Örneğin, kızılötesinde gözlem yapmak, JWST’nin görünür ışığa karşı opak olan çok genç yıldızları örten toz bulutlarının arasından görmesini sağlayacaktır.

Hubble’ın aksine, yıldızların ve gezegen sistemlerinin doğduğu “yıldız doğumevlerini” doğrudan görebilecek. Gözlemler, toz ve gaz bulutlarının nasıl çökerek yıldızları oluşturduğuna ve bunların etrafında gezegen sistemlerinin nasıl oluştuğuna ilişkin soruları yanıtlayacak.

ötegezegen yaşanabilirliği

20 yıldan fazla bir süre önce JWST için ilk planlar tartışılırken, kendi Güneş Sistemimizdekiler dışında hiçbir gezegen bilinmiyordu. O zamandan beri, gökbilimciler galaksimizdeki (ötegezegenler) diğer yıldızların yörüngesinde dönen binlerce gezegen keşfettiler. JWST gözlem programının önemli bir kısmı, atmosferlerinin incelenmesine ayrılacaktır. JWST’nin dalga boyu kapsamı, özellikle dış gezegen atmosferlerindeki molekülleri ve uzaydan gelen düşük kızılötesi arka planı incelemek için iyi ayarlanmıştır ve bu da ona Dünya tabanlı teleskoplara göre önemli bir avantaj sağlar.

İki teknik mevcuttur. Biri, gezegenlerin ana yıldızlarının önünden geçebilmeleri (geçiş olarak adlandırılır) gerçeğinden yararlanarak, ondan gördüğümüz ışıkta bir düşüş yaratır. Bir geçiş öncesinde ve sırasında, dalga boyuna göre parçalanan ışığı büyük bir hassasiyetle analiz ederek, gezegenin atmosferini araştırarak hangi moleküllerden oluştuğunu ortaya çıkarabiliriz. Başka bir teknik, gezegenin doğrudan görüntülenmesini sağlamak ve atmosferini veya yüzeyini incelemek için ana yıldızdan gelen ışığı engellemek için “koronagraf” adı verilen özel bir alet kullanır. Bu, bir gezegenin yaşam için uygun olup olmadığını ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir, belki daha fazla araştırmayı garanti eder ve bir gün oraya mini uzay sondaları gönderir.

Nihai hedef, Dünya’ya benzer bir gezegen bulmaktır, ancak çok şanslı bir durum kombinasyonunu gerektirecektir, çünkü güneş çevresinde nadir olmaları muhtemeldir ve ana yıldıza kıyasla çok sönüktürler. Büyük olasılıkla, JWST kendi güneş sistemimizde Jüpiter ve Satürn gibi “gaz devleri” veya Uranüs ve Neptün’e benzer “buz devleri” üzerinde çalışacaktır. Bilinen gezegen sistemlerinin hiçbiri bizimkine benzemiyor, bizimkinden daha yakın yörüngelerde bulunan birçok dev gezegen ve atmosferlerinin aşırı ısınması ve daha dinamik hava koşulları.

JWST, güneş sistemimizin dışındaki gezegenleri incelemenin yanı sıra ana gezegen sistemimizi de gözlemleyebilecek. Büyük duyarlılığı, güneş sisteminin en dış bölgelerindeki kuyruklu yıldızların ve diğer buzlu cisimlerin tanımlanmasını ve karakterize edilmesini sağlayacaktır. Böyle uzak bir yerde, bu nesneler oluşumlarından bu yana büyük ölçüde değişmemiştir ve Dünya’nın kökenlerine, özellikle de bu tür cisimler tarafından yaşamlarının erken dönemlerinde bombardımanın sonucu olabilecek suyunun kaynağına dair ipuçları içerebilir.

JWST ayrıca, Dünya’nın Güneş’in yörüngesinin dışında kalan tüm gezegenleri, atmosferlerini ve mevsimsel hava değişimlerini inceleyerek gözlemleyebilecek.

Nelerin keşfedileceğine ilişkin ayrıntılı planlar ve fikirler, JWST gibi iddialı, oyunun kurallarını değiştiren bir teleskop inşa etme maliyetinin temel gerekçesidir. Ancak kimsenin tahmin edemeyeceği keşifler olacak. Hubble piyasaya sürüldüğünde, ötegezegen fikri büyük ölçüde bilimkurguydu, ancak ötegezegenleri incelemek onun ana görevlerinden biri haline geldi. JWST ile bizi hangi şaşırtıcı bilimin beklediğini merak ediyorum.

Bu makale şuradan yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.