Roma Uzay Teleskobu, karanlık enerji ve karanlık maddenin sırlarını ortaya çıkarmak, ötegezegenleri aramak ve görüntülemek ve kızılötesi astrofizikteki birçok konuyu keşfetmek için tasarlanmış bir NASA gözlemevidir. Kredi bilgileri: NASA
Astrofizikçilerden oluşan bir ekip, Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nun Hubble’ın ünlü Ultra Derin Alan Görüntüsüne benzer, ancak ondan çok daha büyük bir mega-pozlamayı nasıl gerçekleştirebileceğini gösteren simüle edilmiş bir görüntü yarattı. Bu Hubble gözlemi, büyük patlamadan sadece birkaç yüz milyon yıl sonra oluşan galaksileri ortaya çıkararak erken evren hakkındaki görüşümüzü değiştirdi.
Çalışmayı yöneten California Santa Cruz Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Nicole Drakos, “Roman, gökyüzünün çok geniş alanlarını görüntüleme konusunda eşsiz bir yeteneğe sahip, bu da erken evrendeki galaksilerin etrafındaki ortamları görmemizi sağlıyor” dedi. “Çalışmamız, bir Roma ultra derin alanının bize evren hakkında neler söyleyebileceğini göstermeye yardımcı olurken, bilim camiasına böyle bir programdan en fazla değeri çıkarması için bir araç sağlıyor.”
Gökbilimciler, Hubble Ultra Derin Alan görüntüsünü yakalayarak kozmik perdeleri bir kenara çektiler ve gökyüzünün küçük, görünüşte boş bir diliminin aslında her biri milyarlarca yıldız içeren binlerce galaksiyle dolu olduğunu ortaya çıkardılar. Hubble ekibi, 2002 ile 2012 arasında yüzlerce saat olan uzun bir pozlama süresinin gücünden yararlandı ve bu da teleskopun tek bir kısa gözlemde toplayabildiğinden daha fazla ışık toplamasına izin verdi. Ortaya çıkan görüntü, zamanda 13 milyar yıldan fazla bir süre önce görmemize yardımcı oldu.
Bu sentetik görüntü, bir Roma ultra derin alanının nasıl görünebileceğini görselleştiriyor. Bu görüntünün üst kısmındaki 18 kare, Roman’ın ayak izi olarak bilinen tek bir gözlemde görebildiği alanı özetlemektedir. Sağ alt kısımdaki iç metin, Roman’ın ayak izinin karelerinden birine yakınlaşır ve sol alt kısımdaki ek kısım daha da yakınlaştırır. 10 milyondan fazla galaksiyi içeren görüntü, evrendeki galaksilerin gerçekçi bir dağılımını üreten bir simülasyondan oluşturuldu. Roman, evrenin sadece yarım milyar yaşında olduğu zamana kadar uzanan 13 milyar yıldan fazla kozmik tarihe bakabilirdi. Bu tür uzak gökadalar son derece soluktur, bu nedenle Roman onlardan yeterli ışık toplamak için birkaç gün boyunca uzayda bir noktaya bakmak zorunda kalacaktı. Görevin geniş görüş alanı, inanılmaz miktarda veri sağlayarak gökbilimcilerin yeniden iyonlaşma çağında nadir bulunan nesneleri bulmasına yardımcı olacak. Roman’ın gözlemleyeceği geniş alan, aynı zamanda çevrelerindeki çevreye bağlı olarak gökada özelliklerinde farklılıklar gösterecek ve bu da gökbilimcilerin erken gökadaların nasıl oluştuğunu daha iyi anlamalarını sağlayacak. Kredi: Nicole Drakos, Bruno Villasenor, Brant Robertson, Ryan Hausen, Mark Dickinson, Henry Ferguson, Steven Furlanetto, Jenny Greene, Piero Madau, Alice Shapley, Daniel Stark, Risa Wechsler
Hubble’ın Ultra Derin Alanı, erken evrene inanılmaz bir pencere sunar, ancak son derece dar bir pencere, tüm gökyüzünün on milyonda birinden daha azını kaplar. Yeni simülasyon, Roman’ın çok daha büyük bir ölçekte benzer bir gözlem yapma gücünü sergiliyor ve binlerce yerine milyonlarca galaksiyi ortaya çıkarıyor. Bir Roma ultra derin alanı, Hubble’ınki kadar keskin olacak ve zaman içinde eşit derecede geriye gidecek olsa da, 300 kat daha büyük bir alanı ortaya çıkarabilir ve kozmik ekosistemlerin çok daha geniş bir görünümünü sunabilir.
California Üniversitesi’nde astronomi profesörü olan Brant Robertson, “Hubble Ultra Derin Alan bize evrenin gençliğine dair bir fikir verdi, ancak o zamanlar bir bütün olarak kozmosun gerçekte nasıl olduğu hakkında çok fazla bilgi vermek için çok küçüktü” dedi. Santa Cruz ve çalışmanın ortak yazarı. “10.000 parçalık bir yapbozun tek bir parçasına bakmak gibi. Roman bize erken evrenin neye benzediğine dair çok daha iyi bir resim sunarak ve yeni bilimsel fırsatlar yaratarak birbirine bağlı 100 yapboz parçası verebilir.”
Drakos ve ortak yazarlar, simüle edilmiş Roma ultra-derin alan görüntülerini oluşturmak için, her biri hakkında ayrıntılı bilgi içeren sentetik bir gökada kataloğu oluşturdular. Bunu yaparak ekip, sentetik galaksilerini karanlık madde simülasyonlarına ve gözleme dayalı modellere dayandırarak esasen sahte bir evren yarattı. Diğer bilim adamlarının gelecekteki Roma gözlemlerine hazırlanmak için kullanabilmeleri için galaksi kataloğunu herkese açık hale getirdiler. Takım da yarattı etkileşimli bir web sitesi kullanıcıların tam çözünürlüklü görüntüyü yakınlaştırıp kaydırabileceği yer.
Takımın sonuçları şurada yayınlanacak: Astrofizik Dergisi.
Bu video, Roman’ın Hubble’ın ikonik Ultra Derin Alan görüntüsü üzerinde nasıl genişleyebileceğini gösteriyor. Benzer bir Roma gözlemi, Hubble’ınki kadar keskin olsa da ve aynı zamanda geçmişe de eşit mesafede görebilirken, 300 kat daha büyük bir alanı ortaya çıkarabilir ve kozmik ekosistemlere çok daha geniş bir bakış açısı sunabilir. Kredi: NASAGoddard Uzay Uçuş Merkezi
Uzaklara ve genişlere bakmak
Gökbilimciler genellikle sığ, geniş alanlı bir görüntü almak ile çok hassas, derin bir görüntü yakalamak arasında seçim yapmak zorundadır, çünkü teleskop zamanı değerli bir metadır. Ancak Roman’ın muazzam görüş alanı ve kızılötesi vizyonuyla, aynı anda hem uzakları hem de genişleri görebilecekler ve yeni kozmik keşif yolları açabilecekler.
Drakos ve yardımcı yazarlar, bir Roma ultra-derin alan programının, kozmik tarih boyunca dağılmış bir milyondan fazla gökadayı ortaya çıkarabileceğini, çok genç ve küçük gökadalardan yeni yıldız oluşturmaya başlayan modern çağa kadar birçok büyük kütleli, genellikle nispeten etkin olmayan gökadaları ortaya çıkarabileceğini gösteriyor. galaksiler. Bilim adamları, yıldız oluşumu tamamlandığında galaksilerin çok sayıda yeni yıldız oluşturmaktan bu daha sessiz aşamaya nasıl geçtiğini araştırabilecekler.
Bu başkalaşımın olası nedenleri şu anda tam olarak anlaşılamamıştır, ancak Roma’nın geniş görüş gücü, bir galaksinin diğer galaksilere veya galaksi kümelerine göre konumu gibi ortamının yıldız oluşumunu nasıl etkilediği hakkında ipuçları verebilir.
Hubble’ın ilk olarak 2004’te sonraki yıllarda yapılan ek gözlemlerle ortaya çıkan Ultra Derin Alan görüntüsü, büyük patlamanın birkaç yüz milyon yılına kadar uzanan binlerce galaksiyi ortaya çıkardı. Roman, benzer bir gözlemi çok daha büyük bir ölçekte gerçekleştirerek binlerce yerine milyonlarca galaksiyi ortaya çıkarabilir. Bir Roma ultra derin alanı, farklı gelişim aşamalarındaki galaksileri çevreleyen ortamların ayrıntılı bir görünümünü sunacak ve nasıl geliştikleri hakkında ipuçları sağlayacaktır. Kredi: NASA, ESA, H. Teplitz ve M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona Eyalet Üniversitesi) ve Z. Levay (STScI)
Sessiz gökadalar olarak bilinen yıldız oluşumunun sona erdiği gökadaları, gökbilimcilerin baktığı zaman içinde daha geriye gitmek giderek zorlaşıyor.
Drakos, “Çok uzaktaki hareketsiz gökadaları var olmadıkları için mi yoksa basitçe bulunmaları çok zor olduğu için mi tespit ettiğimizden emin değiliz” dedi.
Drakos ve yardımcı yazarlar, Roman’ın uzak evrenin büyük parçalarını görüntüleme ve hem nadir hem de soluk nesneleri ortaya çıkarma yeteneğinin, astronomların muhtemelen şimdiye kadar keşfedilen en uzaklardan bazıları da dahil olmak üzere 100.000 kadar hareketsiz gökada bulmasına yardımcı olabileceğini gösterdi. Gökbilimciler, galaksilerin farklı kozmik çağlarda yıldız oluşumundan hareketsizliğe farklı geçiş yapıp yapmadığını belirlemek için Roma ultra-derin alan gözlemlerini de kullanabilirler.
Kozmik “karanlık çağların” sonu
Ekibin çalışması, Roman’ın yeniden iyonlaşma adı verilen uzun zaman önce gerçekleşen kozmik bir olay hakkındaki anlayışımızı aydınlatabileceğini gösteriyor. Büyük patlamadan kısa bir süre sonra, evren sıcak bir denizle doldu. plazma – yoğun, iyonize bir sıvı oluşturan yüklü parçacıklar. Evren soğudukça, parçacıklar hidrojen atomları oluşturmak için birbirine yapışabildi ve bu da nötr bir hidrojen sisi ile sonuçlandı. Bu, kozmik “karanlık çağlar” olarak adlandırılan bir döneme işaret ediyordu çünkü bu sis, gençlerden yayılan, galaksiler veya kuasarlar oluşturan daha kısa dalga boylarındaki ışığın çok uzaklara gitmesini engelledi.
Ama sonra nötr hidrojen atomları parçalanarak yeniden iyonlaşma çağında yüklü parçacıklara döndüler. Sis kalktı ve evreni çoğunlukla opak olmaktan bugün gördüğümüz parlak yıldız manzarasına dönüştürdü. NASA’nın Spitzer Uzay Teleskobu’ndan elde edilen bulgular, ilk galaksilerin hidrojen sisini bozabilecek ultraviyole ışık, X-ışınları ve gama ışınları gibi son derece yüksek miktarlarda iyonlaştırıcı radyasyon saldığını ima ediyor.
Bir Roma ultra-derin alan programı, evrenin yaklaşık 600 milyon ile 900 milyon yaşları arasında bir zamanda meydana gelen bu nispeten kısa kozmik çağdan 10.000’den fazla galaksiyi içeren geniş görüntüleri ortaya çıkararak yeniden iyonlaşma çağına dair anlayışımızı geliştirebilir. bu galaksilerin etrafındaki ortamların ayrıntılı bir görünümü. Bu, bilim adamlarının yeniden iyonlaşmaya neyin neden olduğunu, tam olarak ne zaman gerçekleştiğini ve oluşumunun tek tip mi yoksa düzensiz mi olduğunu anlamalarına yardımcı olabilir.
Roman ayrıca, evrendeki en büyük yapılardan bazılarını oluşturan galaksilerin ve galaksi kümelerinin zaman içinde nasıl geliştiğini ortaya çıkarma gücüne de sahiptir. Bilim adamları, galaksilerin haleler adı verilen geniş küresel karanlık madde kümeleri içinde doğduğunu düşünüyor. Gözlemler, her galaksinin parlaklığının veya mutlak parlaklığının, içinde bulunduğu karanlık madde halesinin kütlesiyle bağlantılı olduğunu gösteriyor. Roman, ultra derin alan görüntüsü oluşturarak, gökbilimcilerin bu bağlantıyı daha iyi anlamasına yardımcı olabilir. Bunun yalnızca galaksi oluşumu için değil, aynı zamanda bir karanlık madde kümeleme parametresi içeren standart kozmolojik model – evrenin nasıl geliştiğinin teorik modeli – için de etkileri vardır.
California Santa Cruz Üniversitesi’nde yüksek lisans öğrencisi ve çalışmanın ortak yazarlarından Bruno Villasenor, “Roma, sadece birkaç yüz saatlik gözlem süresinde pek çok kozmik gizeme ışık tutabilir” dedi. “Yaklaşık yüz yıl öncesine kadar başka galaksilerin var olup olmadığından kimsenin emin olmadığını düşünmek şaşırtıcı. Şimdi, Roman bize evrenin çok erken dönemlerinde ortaya çıkan ilk binlerce galaksiyi gözlemleme fırsatı sunuyor!”
Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı ve Caltech/IPAC, Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü ve çeşitli bilim adamlarından oluşan bir bilim ekibinin katılımıyla, NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde yönetilmektedir. araştırma kurumları. Başlıca endüstriyel ortaklar Boulder, Colorado’daki Ball Aerospace and Technologies Corporation; Melbourne, Florida’daki L3Harris Technologies; ve Thousand Oaks, California’daki Teledyne Scientific & Imaging.