James Webb Uzay Teleskobu, Evren’i her zamankinden daha fazla görmek için bir uzay gözlemevidir. Evren hakkında olağanüstü soruları yanıtlamak ve astronominin tüm alanlarında çığır açan keşifler yapmak için tasarlanmıştır. Webb, Evrenin ilk galaksilerini gözlemleyecek, yıldızların ve gezegenlerin doğuşunu ortaya çıkaracak ve yaşam potansiyeli olan ötegezegenleri arayacaktır. Eve daha yakın olan Webb, kendi Güneş Sistemimize de yeni bir ışık altında bakacak. Webb, NASA, ESA ve CSA arasında uluslararası bir ortaklıktır. Görev, Fransız Guyanası’ndaki Avrupa Uzay Limanı’ndan bir Ariane 5 ile başlıyor. Fırlatma hizmetlerinin yanı sıra ESA, dört bilim aracından ikisine ve görev operasyonlarını desteklemek için personele katkıda bulunur. Kredi: ESA/ATG medialab
Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden Oliver Krause ile James Webb Uzay Teleskobu.
Uzayda konuşlanmış en büyük gözlemevi olacak. 25 Aralık’ta, altı buçuk tonluk James Webb Uzay Teleskobu, bir Ariane 5 roketiyle Fransız Guyanası’ndaki Avrupa Kourou Kozmodromundan görevine başladı. Dünya’dan bir milyon kilometreden fazla olan gözlem noktasına gidecek. Önümüzdeki birkaç yıl içinde, evreni, kendisinden önceki herhangi bir teleskoptan daha derine inecek. Kozmik gözlemevinin özellikleri nelerdir? Ve gemide hangi “Made in Germany” teknolojisi var? Heidelberg’deki Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden Oliver Krause için sorular. Ekibi, uzay teleskopunun geliştirilmesinde önemli bir rol oynadı.
Bay Krause, James Webb Uzay Teleskobu genellikle “Hubble halefi” olarak anılır. Ama önemli farklılıklar var. Onlar neler?
Oliver Krause: İlk olarak, James Webb Uzay Teleskobu, Hubble’dan çok daha büyük bir birincil aynaya sahiptir – çapı iki buçuk metrenin hemen altında olana kıyasla altı buçuk metre. Hubble esas olarak görünür ışıkta çalışırken, James Webb Uzay Teleskobu, bilimsel hedeflerini yerine getirmede son derece hassas bir kızılötesi teleskoptur. Böyle bir gözlemevi ve bilimsel araçlarının -266 ila -223°C arasında değişen sıcaklıklarda çalıştırılması gerektiğinden, iki uzay teleskobu da tasarımlarında önemli ölçüde farklılık gösterir. Örneğin, James Webb Uzay Teleskobu, güneşten, dünyadan ve aydan gelen termal radyasyondan korumak için tenis kortu büyüklüğünde çok katmanlı bir güneş kalkanına sahiptir. Gözlem yerleri de farklıdır. Hubble’dan farklı olarak, Webb teleskopu gezegenimizi sadece 500 km’lik bir yörüngede dönmeyecek. Bunun yerine, Lagrange L2 noktasında dünyadan 1,5 milyon km uzakta güneşin etrafında hareket edecek.
Oliver Krause, Max Planck Astronomi Enstitüsü’nde bir bilim insanıdır ve James Webb Uzay Teleskobu üzerinde önemli çalışmalar yapmış bir ekibe liderlik etmektedir. Kredi bilgileri: MPIA
Bu neden gerekli? Teleskobu Lagrange noktasına yerleştirmenin faydası nedir?
Lagrange noktası L2, Güneş’i, Dünya’yı ve James Webb teleskobunu bir dizi incinin üzerine diziliyormuş gibi konumlandırmayı mümkün kılar, böylece teleskopun her zaman koruyucu kalkanın gölgesindeki soğuk evrene bakmasını sağlar. Bir yıl içinde, tüm gökyüzü alanı da teleskop tarafından erişilebilir hale gelecek. Ancak, Hubble’dan farklı olarak, gözlemevi bu kadar büyük bir mesafede tutulamaz. Bu nedenle, astronot ziyaretleri mümkün olmayacağından, gemideki her şey maksimum güvenilirlikle çalışmalıdır.
Hubble ve James Webb teleskoplarının ikisi de uzayda çalışıyor. Orada benzerlikler görüyor musunuz?
Evet, nihayetinde “Hubble halefi” ünvanını haklı çıkaran ortak bir özellik var: Her iki gözlemevi de astronomi ve astrofizikten çeşitli yöntemler kullanarak gözlemlere izin veren güçlü araçlarla donatılmıştır. Her iki uydu da Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü tarafından işletiliyor. Ve dahası: Hubble gibi, James Webb Uzay Teleskobu da pek çok büyüklük mertebesinde gözlemlenebilenleri genişletecek. James Webb Uzay Teleskobu’nun, Hubble’ın zaten yaptığı gibi, kozmosa ilişkin temel ve çığır açan yeni anlayışlar sağlaması bekleniyor.
James Webb Uzay Teleskobu, spektrumun insan gözünün göremediği kızıl ötesi kısmında çalışır. Hiç görüntü sağlayabilecek mi?
Teknede, hassasiyeti kırmızı spektral aralıkta başlayan birkaç kamera var. Bu hala gözle algılanabilir ve 28 µm dalga boyuna kadar uzanır. Özellikle yakın kızılötesinde elde edilen görüntüler, görünür spektral aralıktaki fotoğraflara oldukça benzeyecektir. Ancak bunların görsel alana çevrilen sahte renk bileşimleri olduğunu hatırlamak önemlidir.
Max Planck Astronomi Enstitüsü, James Webb Teleskobu ile nasıl ilgileniyor?
Enstitümüz MIRI enstrümanının ana ortağıdır. Bu, 5 ile 28 µm arasındaki uzun dalga aralığı için bir kamera ve spektrometredir. Enstrümanın tamamı, Avrupa araştırma enstitülerinden oluşan bir konsorsiyum tarafından geliştirilmiş ve inşa edilmiştir. MIRI’nin dedektörleri ve soğutma makinesi ABD’den geliyor. Teknolojik uzmanlığı nedeniyle, Max Planck Astronomi Enstitüsü, farklı gözlem yöntemleri arasında optik olarak geçiş yapmak için kullanılabilen tüm hareketli parçalardan veya tekerlek mekanizmalarından sorumludur. James Webb teleskobu üzerindeki bir başka araç olan çok nesneli spektrograf NIRSpec, uzay ajansı ESA liderliğindeki bir Avrupa endüstriyel konsorsiyumu tarafından inşa edildi. ESA, Enstitümüzden ekibin ayrıca filtre ve ızgara çarkının geliştirilmesinden sorumlu olması konusunda ısrar etti. Hareketli parçaların mekanizmaları kolayca arızalanabileceğinden, yapıları özellikle kritiktir. Bu nedenle, bu sofistike bileşenleri misyona katkıda bulunmaktan gurur duyuyoruz. Çünkü ancak o zaman gemideki enstrümanlar tam kapasite kullanılabilir.
Uzayda Origami: Boyutu nedeniyle James Webb Uzay Teleskobu “tek parça” olarak taşınamaz. Ariane 5 roketinde katlanmış ve istiflenmiştir ve uzayda yalnızca bir kez tamamen konuşlandırılacaktır. Kredi: NASA / Chris Gunn
Bu bileşenleri oluşturmak için ne kadar zaman harcadınız? Ve ortaklarınız var mıydı?
Bu mekanizmaların yapımı, Oberkochen’de Hensoldt – eski adı Carl Zeiss Optronics – ile birlikte yapıldı. Geliştirme, Max Planck Topluluğu ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi tarafından finanse edildi. Proje, 2000 yılında Heidelberg’de başladı. Çalışmanın yoğun ilk aşaması, enstrümanların teslim edildiği 2012/2013 tarihine kadar sürdü. NASA. Ancak, ABD uzay ajansı adına tekrarlanan gecikmeler oldu. O zamandan beri, ekibimiz öncelikle veri analizi hattının geliştirilmesinde ve enstrüman operasyonu için hazırlıkta yer aldı. Ve tabii ki, teleskopun bilimsel gözlemlerinin tanımlanması ve hazırlanmasında.
Bileşenler tabiri caizse “mekan-nitelikli” olmalıdır. İlgili testler nasıl ve nerede yapıldı?
Mekanizmaların ve bileşenlerinin uzayda kullanıma uygunluğunun test edilmesi, Heidelberg’deki Max Planck Enstitüsü’nün yanı sıra Oberkochen’deki Hensolt ve Carl Zeiss şirketlerinin temiz oda ve çevre laboratuvarlarında gerçekleştirildi. -266°C civarındaki son derece düşük sıcaklıklarda uzun ve teknik olarak zorlu ölçümleri gerçekleştirmek ve uzayda sonraki operasyonlar için tüm performans gereksinimlerinin güvenilirliğini ve yerine getirilmesini sağlamak için her iki sahadaki laboratuvar olanaklarından optimum şekilde yararlandık.
Lansmandan sonraki zaman çizelgesi nedir? İlk sonuçları ne zaman bekliyorsunuz?
Lansmandan sonraki ilk iki hafta boyunca, büyük güneş kalkanı ve ardından 18 ayrı segmenti olan ana ayna açılacak. Bundan sonra, aletler yavaş yavaş çalışma sıcaklığına soğuyacaktır. Bu birkaç hafta sürecek. Gemideki en soğuk enstrüman olarak, en uzun dalga enstrümanı MIRI en uzun süre beklemek zorunda kalacak. Heidelberg MIRI ekibimizin de yakından dahil olduğu tüm enstrümanların devreye alınması, lansmandan altı ay sonra tamamlanacak. O andan itibaren, bilimsel sonuçlar beklenebilir. Ancak James Webb Uzay Teleskobu için “ilk ışık”, ana aynanın devreye alınmasının bir parçası olarak daha erken gelecek. Bunun lansmandan yaklaşık üç ay sonra olmasını bekliyorum.
Bu misyondan hangi araştırma alanlarında yeni içgörüler elde etmeyi umuyorsunuz?
Özellikle iki alan var: Evrendeki ilk gökadaları, Dünya’dan kısa bir süre sonra gözlemlemek. Büyük patlama ve güneş dışı gezegenlerin atmosferlerini incelemek. Başından beri, James Webb Uzay Teleskobu, evrenin doğumundan 100 ila 200 milyon yıl sonra oluşmuş olması gereken birinci nesil gökadalardan gelen son derece zayıf radyasyon emisyonunu yakalamak için tasarlandı. Kızılötesi menzile kozmik kırmızı kayma nedeniyle, yalnızca JWST, bu nesneleri evrenimizin beşiğinden algılamak ve ayrıntılı olarak incelemek için yeterli hassasiyete sahiptir.
Ve ötegezegenlerin gözlemi?
James Webb Uzay Teleskobu 25 yıldan daha uzun bir süre önce fırlatıldığında, uzak yıldızların etrafındaki ilk gezegenler daha yeni keşfedilmişti. Son yirmi yılda, bu araştırma alanı patladı ve şimdi bu türden birkaç bin ötegezegen biliyoruz. Bir keşif çağından sonra, artık bu nesnelerin atmosferlerini ve kökenlerini ayrıntılı olarak inceleyebiliriz. James Webb Uzay Teleskobu, bu kadar uzak dünyaların gaz zarflarındaki kimyasal bileşim ve fiziksel koşulların incelenmesinde çok önemli bir rol oynayacak.