Orion takımyıldızının kılıcındaki en parlak nokta olan Orion Bulutsusu’nun bu görüntüsü, polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH’lar) olarak adlandırılan karbon bakımından zengin molekülleri kırmızı ve turuncu tutamlar halinde göstermektedir. Bu görüntü, James Webb Uzay Teleskobu’nun iki öncülü olan Hubble ve Spitzer teleskoplarından oluşan bir ekip tarafından yakalandı. Ames’te astronom ve ortak baş araştırmacı olan Christiaan Boersma, “Webb ile, şu anda nispeten geniş bir fırçayla boyamamız gereken PAH’ların demetlerindeki varyasyon da dahil olmak üzere çok daha fazla ayrıntı görebileceğiz” dedi. PAH’ları incelemek için Webb’i kullanacak. Boersma, Orion’da tam olarak bu bölgeyi inceleyen bir Webb Early Release Science projesinde genişletilmiş bir çekirdek ekip üyesidir. Kredi: NASA/JPL-Caltech/STScI
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, uzak dünyaların ve çok uzaklardaki galaksilerin inanılmaz yeni görüntülerini sunmaya hazırlanıyor, ancak yeni kızılötesi uzay gözlemevi, aynı zamanda bize evrenimizin küçük bir bileşenine, uzay tozuna eşi görülmemiş bir görünüm kazandıracak. Bir toz kategorisi, yıldızların ve galaksilerin oluşumu ve evrimi gibi bazı büyük süreçlere yeni bir ışık tutabilir.
Teknik olarak konuşursak, bu toz parçacıklarının en küçüğü polisiklik aromatik hidrokarbonlardır. Baş harfleri olan PAH’ları kullanırlar (“Büyükbabanın terlikleri”nde olduğu gibi “pa’s” gibi görünürler) ve uzayda en bol bulunan molekül türlerinden biridirler. Bunlar, tavuk teli gibi bir yapıya sahip büyük moleküllerin bütün bir ailesini içerir – farklı desenlerde düzenlenmiş altıgenlerden oluşan bir kafes.
1980’lerde ilk kez tanımlandıktan sonra, gökbilimciler PAH’ları teleskoplarını işaret ettikleri hemen hemen her yerde keşfettiler: en eski galaksilerin bazılarında, yıldızların oluştuğu gaz bulutlarında ve – yuvaya daha yakın – atmosferde. SatürnAy, Titan.
Geçmişte, astronomlar uzay tozu tarafından engelleniyordu çünkü teleskoplar galaksilere yayılmış karanlık, büyük toz bulutlarını göremiyordu. Kızılötesi astronominin ortaya çıkmasıyla, teleskoplar bu belirsiz bulutların içinden görebildi ve uzay tozunun aslında yıldız ve gezegen oluşumunun hayati bir parçası olduğunu keşfettik. Şimdi Webb, sırlarını açığa çıkarmak için ezber bozan biri olmaya hazırlanıyor.
PAH alanının öncülerinden biri olan Louis Allamandola, “Webb, önceki kızılötesi teleskoplarınkileri gölgede bırakan ve astronomide devrim yaratacak yeteneklere sahip” dedi. NASAKaliforniya’nın Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi.
Webb’in Toz Verilerinde Eşi görülmemiş Ayrıntı
NASA’nın Spitzer teleskobu, yeni nesil kızılötesi teknolojisiyle 2003 yılında fırlatıldığında, PAH araştırması başladı.
Ames’te astronom ve Webb’i uzayda PAH’ları incelemek için kullanacak bir projede ortak baş araştırmacı olan Christiaan Boersma, “Şimdi, Webb mükemmel uzamsal ve spektral çözünürlük getirecek” dedi. “Ayrıntıları – daha iyi ayrıntıları – her zamankinden daha küçük ölçeklerde görebileceğiz. Bu, PAH’ların çok farklı astronomik ortamlarda nasıl oluştuğunu ve geliştiğini ortaya çıkaracaktır. Ve bu, yıldız oluşturan yapıların nasıl ortaya çıktığını yönlendiren fotofizik ve kimyayı çözmemize ve ötegezegenlerden ve yıldızlardan galaksilere kadar gözlemlediğimiz nesnelerin olağanüstü çeşitliliğini açıklamamıza izin verecek.”
Boersma, Webb’in sağlayacağı ayrıntılı spektrum konusunda heyecanlı. Bunlar ışık için parmak izleri gibidir. Toz molekülleri Güneş veya başka bir yıldızın ışınları tarafından ısıtıldığında, soğumak için kızılötesi ışık yayarlar. Işık desenleri veya spektrumları, eğer yeterince iyi yakalayabilirsek, ışığın geldiği farklı tipteki PAH moleküllerini tanımlamaya yardımcı olabilir.
Daha düşük çözünürlüklü kızılötesi teleskop teknolojisiyle, gökbilimciler geniş PAH popülasyonları veya aileleri tespit ettiler. Tek bir PAH tipinin spektrumunu deşifre etmek mümkündür, ancak bu zahmetli bir iştir ve Ames’in Laboratuvar Astrofizik grubunun temelini oluşturan teleskop gözlemleri, laboratuvar çalışmaları ve gelişmiş hesaplamanın sinerjisini gerektirir. Alan Ames’te olgunluğa getirildi ve bilim adamlarının laboratuvarda yıldızlararası uzayın PAH oluşturan koşullarını yeniden yaratmasına ve sonuçta ortaya çıkan moleküllerin spektral parmak izlerini ölçmesine izin verdi.
Şimdiye kadar, yaklaşık 100 farklı PAH’ın “hafif parmak izini” laboratuvardaki molekülleri ve bilgisayarların yardımıyla 4.000 başka PAH’ı inceleyerek tespit ettiler. Tüm bu verilerle donanmış olan gökbilimciler, bilinen spektrumları gökyüzünde gözlemlenen PAH popülasyonlarıyla eşleştiriyor.
Bu büyük bir iş, ancak araştırmacılar güçlü Webb teleskopunun yepyeni bir yaklaşım getirmesini bekliyor.
Boersma, “Bizim için kutsal olan şey, gördüğümüz aileleri oluşturan belirli PAH türlerini doğrudan teleskop verilerinden tanımlayabilmek ve ölçebilmektir” dedi. “Daha önce yapılan temel çalışmalar sayesinde her zamankinden daha yakınız.”
Webb’in çözünürlüğü ile, gözlemlenen spektrumlara katkıda bulunan boyut, şekil ve elektrik yükü gibi özelliklerle tanımlanan daha küçük PAH alt kümelerini ortaya çıkarabilecekler. PAH gözlemlerini analiz etmek ve yorumlamak için araştırmacılar, NASA bilim adamları tarafından oluşturulan bir araştırma veritabanına yönelecekler. NASA Ames PAH IR Spektroskopik Veritabanı, küresel bilim topluluğuna ücretsiz olarak sunulur ve veri kitaplıkları ve karmaşık araçlar sunar.
Allamandola, “’PAH araştırması 2.0′ çağına giriyoruz” dedi. “Bir spektruma bakmak, bir senfoniyi dinlemek gibidir. Webb, orkestradaki tüm farklı PAH türlerini ilk kez duymamızı sağlayacak. Bu bir dev öne çık.”
bu James Webb Uzay Teleskobu dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakacak ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve içindeki yerimizi araştıracak. Webb, ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı ile birlikte NASA tarafından yönetilen uluslararası bir programdır.