Webb Teleskobu Bu Yıl 10 Kez Evrenimizin Çarpıcı Yeni Görüntüleriyle Astronomları Şaşırttı

James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) modern astronomi için yeni bir çağı temsil ettiğini söylemek abartı olmaz.

Geçen yıl 25 Aralık’ta fırlatılan ve Temmuz’dan beri tam olarak faaliyete geçen teleskop, evrenin daha önce erişemediğimiz anlık görüntülerini sunuyor. Gibi Hubble uzay teleskobuJWST uzaydadır, bu nedenle Dünya atmosferinin bozulmalarından arınmış, çarpıcı ayrıntılara sahip fotoğraflar çekebilir.

Bununla birlikte, Hubble, 335 mil (540 km) yükseklikte Dünya etrafında yörüngede iken, JWST, Ay’ın çok ötesinde, 1 milyon mil (1,5 milyon kilometre) uzaklıktadır. Bu konumdan, gezegenimizin yansıyan ısısının girişiminden uzakta, evrendeki ışığı elektromanyetik spektrumun kızılötesi kısmına kadar toplayabilir.

Bu yetenek, JWST’nin daha büyük aynası, son teknoloji ürünü dedektörleri ve diğer birçok teknolojik ilerlemeyle birleştiğinde, astronomların evrenin en erken dönemlerine bakmalarına olanak tanır.

Evren genişledikçe, bize doğru gelen ışığın dalga boyunu uzatarak daha uzaktaki nesnelerin daha kırmızı görünmesini sağlar. Yeterince büyük mesafelerde, bir galaksiden gelen ışık tamamen elektromanyetik spektrumun görünür kısmından kızılötesine kaydırılır. JWST, bu tür ışık kaynaklarını yaklaşık 14 milyar yıl öncesine kadar, en erken zamanlara kadar araştırabilir.

Hubble teleskopu harika bir bilimsel araç olmaya devam ediyor ve JWST’nin göremediği optik dalga boylarında görebiliyor. Ancak Webb teleskobu, daha fazla hassasiyet ve keskinlik ile kızılötesinde çok daha ileriyi görebilir.

Evrene açılan bu yeni pencerenin şaşırtıcı gücünü gösteren on resme bir göz atalım.

1. Ayna hizalaması tamamlandı

Sol: JWST’den halka açık olarak yayınlanan ilk hizalama görüntüsü. Gökbilimciler, Dünya’daki Karanlık Enerji Kamerasından sağdaki gibi gökyüzünün aynı bölümünün önceki görüntüleri ile karşılaştırmak için bu görüntünün üzerine atladılar. Kredi: NASA/STScI/LegacySurvey/C. Yakuplar

Yerde yıllarca süren testlere rağmen, JWST kadar karmaşık bir gözlemevi, bir kez uzayın soğuk ve karanlığına yerleştirildikten sonra kapsamlı yapılandırma ve testler gerektiriyordu.

En büyük görevlerden biri, 18 altıgen ayna parçasının açılmasını ve ışığın bir dalga boyunun bir kesri içinde hizalanmasını sağlamaktı. Mart ayında NASA, tamamen hizalanmış aynadan ilk görüntüyü (ortada bir yıldız üzerinde) yayınladı. Bu sadece bir kalibrasyon görüntüsü olmasına rağmen, astronomlar onu hemen o gökyüzü parçasının mevcut görüntüleriyle büyük bir heyecanla karşılaştırdılar.

2. Spitzer, MIRI’ye Karşı

Bu görüntü, kızılötesinde ‘Yaratılış Sütunları’nın bir bölümünü göstermektedir (aşağıya bakınız); solda Spitzer Uzay Teleskobu ile çekilmiş ve sağda JWST. Derinlik ve çözünürlükteki kontrast dramatiktir. Kredi: NASA/JPL-Caltech (solda), NASA/ESA/CSA/STScI (sağda)

Tüm kameralar odaklanırken çekilen bu erken görüntü, JWST’nin öncekilere kıyasla veri kalitesindeki adım değişimini açıkça gösteriyor.

Solda, 85 cm’lik bir aynaya sahip uzay tabanlı bir kızılötesi gözlemevi olan Spitzer teleskopundan bir görüntü var; sağda, JWST’nin orta kızılötesi MIRI kamerası ve 6,5 m aynasından gelen aynı alan. Çözünürlük ve çok daha sönük kaynakları tespit etme yeteneği, Spitzer görüntüsünün gürültüsünde kaybolan yüzlerce gökadanın görülebilmesiyle burada sergileniyor. En derin, en soğuk karanlıkta bulunan daha büyük bir aynanın yapabileceği şey budur.

3. İlk gökada kümesi görüntüsü

SMACS 0723 gökada kümesi – soldaki Hubble’dan ve sağdaki JWST’den. JWST’nin kızılötesi görüntüsünde yüzlerce gökada daha görülebilir. Kredi bilgileri: NASA/STSci

Sıradan adı SMACS J0723.3–7327 olan gökada kümesi, JWST’den halka yayınlanan ilk renkli görüntüler için iyi bir seçimdi.

Alan, tüm şekil ve renklerde galaksilerle dolu. 4 milyar ışıkyılı uzaktaki bu muazzam gökada kümesinin birleşik kütlesi, uzayı öyle bir şekilde büker ki, arka plandaki uzak kaynaklardan gelen ışık gerilir ve büyütülür, bu da kütleçekimsel merceklenme olarak bilinen bir etkidir.

Bu çarpık arka plan gökadaları, bu görüntü boyunca çizgiler ve yaylar olarak açıkça görülebilir. Alan, Hubble görüntülerinde (solda) zaten muhteşemdir, ancak JWST yakın kızılötesi görüntüsü (sağda), selefi tarafından tespit edilemeyecek kadar sönük veya çok kırmızı olan yüzlerce uzak gökada da dahil olmak üzere, çok sayıda ekstra ayrıntı ortaya koymaktadır.

4. Stephan’ın Beşlisi

‘Stephan Beşlisi’ olarak bilinen gökada grubunun Hubble (solda) ve JWST (sağda) görüntüleri. Ek, uzak bir arka plan galaksisinin yakınlaştırılmasını gösterir. Kredi bilgileri: NASA/STScI

Bu görüntüler, Stephan Beşlisi olarak bilinen muhteşem bir gökada grubunu betimliyor. uzun zamandır astronomların ilgisini çekiyor çarpışan galaksilerin yerçekimsel olarak birbirleriyle etkileşime girme şeklini incelemek.

Solda Hubble görünümünü ve sağda JWST orta kızılötesi görünümünü görüyoruz. İç metin, küçük bir arka plan galaksisine yakınlaştırma ile yeni teleskopun gücünü gösteriyor. Hubble görüntüsünde bazı parlak yıldız oluşum bölgeleri görüyoruz, ancak yalnızca JWST ile bu ve çevresindeki galaksilerin tam yapısı kendini gösteriyor.

5. Yaratılış Sütunları

Hubble (solda) ve JWST (sağda) tarafından yakalandığı şekliyle galaksimizin yıldız oluşturan bir bölgesi olan ‘Yaratılış Sütunları’. Kredi: NASA, ESA, CSA, STScI; Joseph DePasquale (STScI), Anton M. Koekemoer (STScI), Alyssa Pagan (STScI).

Sözde Yaratılış Sütunları, 1995 yılında Hubble tarafından çekilen tüm astronomideki en ünlü görüntülerden biridir. Uzay tabanlı bir teleskopun olağanüstü erişimini gösterdi.

Kartal Bulutsusu’nda, yıldızlararası gaz ve tozun yeni yıldızlarla dolup taşan bir yıldız doğumevine fon sağladığı bir yıldız oluşum bölgesini tasvir ediyor. JWST’nin yakın kızılötesi kamerası (NIRCam) ile çekilen sağdaki görüntü, kızılötesi astronominin bir başka avantajını gösteriyor: toz örtüsünün arasından bakma ve içinde ve arkasında ne olduğunu görme yeteneği.

6. ‘Kum Saati’ Ön Yıldızı

Hâlâ hidrojeni eritmeye başlamak için yeterli gazı toplama sürecinde olan bir yıldız olan “kum saati proto yıldızı”. Ek: Spitzer’den çok daha düşük çözünürlüklü bir görünüm. Kredi: NASA/STScI/JPL-Caltech/A. Tobin

Bu görüntü, Samanyolu’ndaki başka bir galaktik yaratılış eylemini tasvir ediyor. Bu kum saati şeklindeki yapı, oluşum halindeki bir yıldızı – L1527 adı verilen bir protoyıldızı – çevreleyen bir toz ve gaz bulutudur.

Yalnızca kızılötesinde görülebilen, içine düşen malzemenin (ortadaki siyah bant) bir “birikim diski”, sonunda protostarın hidrojeni kaynaştırmaya başlamak için yeterli kütleyi toplamasını sağlayacak ve yeni bir yıldız doğacaktır.

Bu arada, hala oluşmakta olan yıldızdan gelen ışık, diskin üstündeki ve altındaki gazı aydınlatarak kum saati şeklini oluşturur. Bununla ilgili önceki görüşümüz Spitzer’den geldi; ayrıntı miktarı bir kez daha ileriye doğru muazzam bir sıçramadır.

7. Kızılötesi Jüpiter

JWST’den Jüpiter’in kızılötesi görüntüsü. Kutuplardaki kutup ışığına dikkat edin; bu, güneşten gelen yüklü parçacıkların Jüpiter’in manyetik alanıyla etkileşiminden kaynaklanır.. Kredi: NASA, ESA, CSA, Jüpiter ERS Ekibi; Judy Schmidt tarafından görüntü işleme.

Webb teleskobunun görevi, evrenin başlangıcından itibaren en uzak galaksileri görüntülemeyi içeriyor, ancak eve biraz daha yakın görünebilir.

JWST Dünya’ya veya iç Güneş Sistemi gezegenlerine bakamasa da – her zaman Güneş’ten uzağa bakmalıdır – Güneş Sistemimizin daha uzak kısımlarına bakabilir. Jüpiter’in bu yakın kızılötesi görüntüsü, gaz devinin bulutlarının ve fırtınalarının yapısının derinliklerine baktığımızda güzel bir örnek. Hem kuzey hem de güney kutuplarındaki kutup ışıklarının parıltısı akıldan çıkmıyor.

Hızlı hareket nedeniyle bu görüntüyü elde etmek son derece zordu. Jüpiter yıldızlara göre ve hızlı dönüşü nedeniyle gökyüzünde. Başarı, Webb teleskopunun zor astronomik hedefleri son derece iyi takip etme yeteneğini kanıtladı.

8. Hayalet Galaksi

‘Phantom Galaxy’ M74’ün Hubble görünür ışığı (solda), JWST kızılötesi (sağda) ve birleşik (ortada) görüntüleri. Yıldızlarla ilgili görünür ışık bilgilerini gaz ve tozun kızılötesi görüntüleri ile birleştirme yeteneği, bu tür gökadaları en ince ayrıntısına kadar incelememizi sağlar. Kredi: ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee ve PHANGS-JWST Ekibi; ESA/Hubble & NASA, R. Chandar Teşekkür: J. Schmidt

Hayalet Galaksi veya M74 olarak adlandırılan bu görüntüler, JWST’nin gücünü yalnızca astronomik aletlerin en sonuncusu ve en büyüğü olarak değil, aynı zamanda diğer harika araçlar için değerli bir tamamlayıcı olarak ortaya koyuyor. Buradaki orta panel, Hubble’dan gelen görünür ışığı Webb’den gelen kızılötesi ışıkla birleştirerek, yıldız ışığının (Hubble aracılığıyla) ve gaz ve tozun (JWST aracılığıyla) birlikte bu olağanüstü galaksiyi nasıl şekillendirdiğini görmemizi sağlıyor.

Çoğu JWST bilimi, bu ilkeden yararlanmak için Hubble’ın optik görünümleri ve diğer görüntüleme yöntemleriyle birleştirilmek üzere tasarlanmıştır.

9. Süper uzak bir galaksi

Evrenin sadece yaklaşık 300 milyon yaşında olduğu (sağ panelin ortasında görünen küçük kırmızı kaynak) evrenin en eski dönemlerinden birinden bir galaksiye ‘yakınlaştırma’. Bu mesafedeki galaksilerin, yayılan radyasyonları kızılötesine doğru ‘kırmızıya kaydırıldığı’ için görünür ışıkta tespit edilmesi imkansızdır. Kredi: NASA/STScI/C. Yakuplar

Sağdaki görüntüdeki küçük, kırmızı leke olan bu gökada, evrenimizin sunabileceği en olağanüstü pitoresk gökadalardan biri olmasa da, bilimsel açıdan da bir o kadar ilginç.

Bu enstantane, evrenin sadece 350 milyon yaşında olduğu zamana ait, bu da onu şimdiye kadar oluşan ilk galaksiler arasında yapıyor. Bu tür galaksilerin nasıl büyüyüp birleşerek bizimki gibi galaksiler yarattığının ayrıntılarını anlamak Samanyolu 13 milyar yıl sonra, kilit bir soru ve bunun gibi çok aranan keşifler yapan birçok gizemi olan bir soru.

Aynı zamanda yalnızca JWST’nin elde edebileceği bir görüştür. Gökbilimciler tam olarak ne bekleyeceklerini bilmiyorlardı; Bu galaksinin Hubble ile çekilmiş bir görüntüsü, galaksinin ışığı evrenin genişlemesiyle kızılötesine kadar uzandığı için boş görünecektir.

10. Abell 2744’ün bu dev mozaiği

Abell 2744 gökada kümesinin birçok farklı JWST pozunun birleştirilmesiyle oluşturulmuş bir görüntüsü. Gökyüzünün bu küçücük bölümünde (bir dolunayın bir bölümü), gösterilen binlerce nesnenin neredeyse her biri uzak bir galaksidir. Kredi: Lukas Furtak (Negev Ben-Gurion Üniversitesi), GLASS/UNCOVER ekiplerinden görüntüler

Bu görüntü, halk arasında “Pandora’nın Kümesi” olarak bilinen dev Abell 2744 gökada kümesinin merkezinde yer alan bir mozaiktir (birbirine dikilmiş birçok ayrı görüntü). JWST’nin tespit edebildiği kaynakların sayısı ve çeşitliliği akıllara durgunluk veriyor; ön plandaki bir avuç yıldız dışında, her ışık noktası bütün bir galaksiyi temsil eder.

Dolunay’ın bir kesirinden daha büyük olmayan karanlık bir gökyüzü parçasında, gerçekten de içinde yaşadığımız evrenin katıksız ölçeğini eve getiren, onbinlerce galaksi var. Profesyonel ve amatör astronomlar, tuhaflıklar ve gizemler için bu görüntüyü incelemek için saatler harcayabilir.

Önümüzdeki yıllarda, JWST’nin evrene çok derinlere ve çok geriye bakma yeteneği, nasıl olduğumuza dair birçok soruyu yanıtlamamıza izin verecek. Keşifler ve henüz öngöremediğimiz sorular da bir o kadar heyecan verici. Sadece bu yeni teleskobun yapabildiği gibi zamanın perdesini kaldırdığınızda, bu bilinmeyen bilinmeyenlerin büyüleyici olacağı kesin.

Tarafından yazılmıştır:

• Colin Jacobs – Astrofizikte Doktora Sonrası Araştırmacı, Swinburne Teknoloji Üniversitesi
• Karl Glazebrook – ARC Ödüllü Üye ve Seçkin Profesör, Astrofizik ve Süper Hesaplama Merkezi, Swinburne Teknoloji Üniversitesi

Bu makale ilk olarak yayınlandı Konuşma.