Stanford Üniversitesi bilim adamları tarafından kavramsallaştırılan fütüristik bir teknik, şu anda mümkün olandan çok daha gelişmiş astronomik görüntülemeyi güçlendirebilir. Kredi bilgileri: Alexander Madurowicz
Stanford astrofizikçileri tarafından kavramsallaştırılan fütüristik bir “yerçekimi teleskopu” tekniği, astronomik görüntülemeyi günümüzdeki herhangi bir mevcuttan önemli ölçüde daha gelişmiş hale getirebilir.
İlk zamandan beri zaman içinde ötegezegen 1992’de keşfedildi, gökbilimciler diğer yıldızların etrafında dönen 5.000’den fazla gezegen keşfettiler. Bununla birlikte, gökbilimciler yeni bir ötegezegen keşfettiklerinde, onun hakkında nispeten az şey öğreniyoruz: onun var olduğunu ve onunla ilgili birkaç özelliği biliyoruz, ancak gerisi bir gizem.
Teleskopların fiziksel kısıtlamalarını aşmak için, Stanford Üniversitesi astrofizikçileri, şu anda kullanımda olan en güçlü görüntüleme teknolojisinden 1000 kat daha kesin olacak yeni bir kavramsal görüntüleme tekniği geliştiriyorlar. Bilim adamları, kütleçekimsel mercekleme adı verilen yerçekiminin uzay-zaman üzerindeki çarpıtma etkisinden yararlanarak, şu anda mevcut olanlardan çok daha gelişmiş görüntüleme oluşturmak için bu fenomeni potansiyel olarak manipüle edebilirler.
Bugün (2 Mayıs 2022) yayınlanan bir makalede Astrofizik Dergisi, araştırmacılar, güneş sistemimizin dışındaki gezegenleri görüntülemek için güneş yerçekimi merceğini manipüle etmenin bir yolunu açıklıyor. Bilim adamları, bir teleskopu, güneşi ve ötegezegeni, güneşin ortasındaki bir çizgide konumlandırarak, ötegezegenin yanından geçerken gelen ışığı büyütmek için güneşin yerçekimsel alanını kullanabilirler. Işığı büken kavisli bir yüzeye sahip bir büyüteçten farklı olarak, yerçekimi lensi, uzaktaki nesnelerin görüntülenmesini sağlayan kavisli bir uzay-zamana sahiptir.
Güneş’in yerçekimi merceği tarafından yansıtılan Güneş’in etrafındaki ışık halkasını kullanarak Dünya’nın yeniden yapılandırılmasına bir örnek. Bu yeniden yapılandırmayı sağlayan algoritma, üstün görüntüleme için ötegezegenlere uygulanabilir. Kredi bilgileri: Alexander Madurowicz
Stanford’daki Beşeri Bilimler ve Bilimler Okulu’nda fizik profesörü olan Bruce Macintosh, “Kendi güneş sistemimizdeki gezegenlerin resimleri kadar iyi olan diğer yıldızların yörüngesindeki gezegenlerin fotoğraflarını çekmek istiyoruz” dedi. Kavli Parçacık Astrofizik ve Kozmoloji Enstitüsü (KIPAC) müdür yardımcısı. “Bu teknolojiyle, Apollo 8’in Dünya resmiyle aynı etkiye sahip 100 ışıkyılı uzaklıktaki bir gezegenin fotoğrafını çekmeyi umuyoruz.”
Şu anda yakalama, önerilen tekniklerin şu anda mevcut olandan daha gelişmiş uzay yolculuğu gerektirmesidir. Yine de, bu kavramın vaadi ve diğer gezegenler hakkında ne ortaya çıkarabileceği, onu sürekli değerlendirmeye ve geliştirmeye değer kılıyor, diyor araştırmacılar.
Hafif bükmenin avantajları
Yerçekimi merceklenmesi, bir güneş tutulması sırasında 1919’a kadar deneysel olarak gözlemlenmedi. Ay, güneşten gelen ışığı engellediği için bilim adamları, güneşe yakın yıldızları bilinen konumlarından sapmış halde görebildiler. Bu, yerçekiminin ışığı bükebileceğinin açık kanıtı ve Einstein’ın görelilik teorisinin doğru olduğuna dair ilk gözlemsel kanıttı. Daha sonra, 1979’da bir Stanford profesörü olan Von Eshleman, gökbilimcilerin ve uzay araçlarının güneş kütleçekimsel merceğinden nasıl yararlanabileceklerine dair ayrıntılı bir açıklama yayınladı. (Bu arada, Stanford’un KIPAC’ındaki birçok astronom da dahil olmak üzere astronomlar, evrenin erken evrimini incelemek için artık en büyük gökadaların güçlü yerçekimini rutin olarak kullanıyorlar.)
Ancak 2020 yılına kadar, gezegenleri gözlemlemek için görüntüleme tekniği ayrıntılı olarak keşfedilmedi. California Institute of Technology’nin Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan Slava Turyshev, uzay tabanlı bir teleskopun, net bir resmi yeniden oluşturmak için bir gezegenden gelen ışık ışınlarını taramak için roketleri kullanabileceği, ancak tekniğin çok fazla yakıt ve zaman gerektireceği bir teknik açıkladı.
Bu kavramsal ötegezegen görüntüleme tekniğinin mevcut bir görüntüleme fikriyle nasıl karşılaştırıldığını gösteren video. Kredi bilgileri: Alexander Madurowicz
KIPAC’ta doktora öğrencisi olan Alexander Madurowicz, Turyshev’in çalışmasına dayanarak, doğrudan güneşe bakarak çekilen tek bir görüntüden bir gezegenin yüzeyini yeniden oluşturabilen yeni bir yöntem icat etti. Madurowicz’in tasarladığı algoritma, ötegezegen tarafından oluşturulan güneş etrafındaki ışık halkasını yakalayarak, halkayı tekrar yuvarlak bir gezegene dönüştüren kütleçekimsel mercekten gelen bükülmeyi tersine çevirerek halkadan gelen ışığı bozabilir.
Madurowicz, çalışmalarını Dünya ile güneş arasında bulunan DSCOVR uydusu tarafından çekilen dönen Dünya’nın görüntülerini kullanarak gösterdi. Ardından, Güneş’in yerçekiminin çarpık etkilerinden Dünya’nın nasıl görüneceğini görmek için bir bilgisayar modeli kullandı. Algoritmasını gözlemlere uygulayan Madurowicz, Dünya’nın görüntülerini kurtarabildi ve hesaplamalarının doğru olduğunu kanıtladı.
Güneş yerçekimi merceğinden bir ötegezegen görüntüsünü yakalamak için, bir teleskop güneşten en az 14 kat daha uzağa yerleştirilmelidir. Plüton, güneş sistemimizin sınırını geçti ve insanlardan daha önce bir uzay aracı gönderdi. Ancak uzaklık, güneş ile bir ötegezegen arasındaki ışıkyılının çok küçük bir kısmıdır.
Madurowicz, “Güneş tarafından bükülen ışığın bükülmesiyle, sıradan bir teleskopun çok ötesinde bir görüntü oluşturulabilir” dedi. “Yani, bilimsel potansiyel henüz keşfedilmemiş bir gizem çünkü henüz var olmayan bu yeni gözlem yeteneğini açıyor.”
Güneş sisteminin ötesindeki manzaralar
Şu anda, bilim adamlarının tanımladığı çözünürlükte bir ötegezegeni görüntülemek için, Dünya’dan 20 kat daha geniş bir teleskopa ihtiyacımız var. Bilim adamları, güneşin yerçekimini bir teleskop gibi kullanarak, bunu devasa bir doğal mercek olarak kullanabilirler. Güneş yerçekimi merceğiyle birlikte Hubble boyutunda bir teleskop, yüzeydeki ince ayrıntıları yakalamak için yeterli güce sahip dış gezegenleri görüntülemek için yeterli olacaktır.
Madurowicz, “Güneş yerçekimi merceği, gözlem için tamamen yeni bir pencere açıyor” dedi. “Bu, gezegen atmosferlerinin ayrıntılı dinamiklerinin yanı sıra, şu anda araştırmamızın hiçbir yolu olmayan bulutların ve yüzey özelliklerinin dağılımlarının araştırılmasına izin verecek.”
Madurowicz ve Macintosh, bu teknolojinin konuşlandırılmasının en az 50 yıl, muhtemelen daha uzun süreceğini söylüyor. Bunun benimsenmesi için daha hızlı uzay aracına ihtiyacımız olacak çünkü mevcut teknolojiyle merceğe yolculuk 100 yıl alabilir. Güneş yelkenlerini veya güneşi yerçekimi sapan olarak kullanmak, zaman 20 veya 40 yıl kadar kısa olabilir. Macintosh, zaman çizelgesinin belirsizliğine rağmen, bazı dış gezegenlerin kıtaları veya okyanusları olup olmadığını görme olasılığının onları yönlendirdiğini söyledi. Her ikisinin de varlığı, uzak bir gezegende yaşam olabileceğinin güçlü bir göstergesidir.
Macintosh, “Bu, diğer gezegenlerde yaşam olup olmadığını keşfetmenin son adımlarından biri” dedi. “Başka bir gezegenin fotoğrafını çekerek, ona bakabilir ve muhtemelen ormanlar olan yeşil örnekleri ve okyanuslar olan mavi lekeleri görebilirsiniz – bununla, onun yaşamı olmadığını iddia etmek zor olurdu.”
Referans: Alexander Madurowicz ve Bruce Macintosh tarafından yazılan “Güneş Yerçekimi Merceği ile İntegral Alan Spektroskopisi”, 2 Mayıs 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac5e9d
Macintosh ayrıca Stanford Bio-X’in bir üyesidir. Araştırma sponsor oldu NASA Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) koordinasyon ağına dayanan NNX15AD95G’yi verin.