Öklid ve Roma uzay aracının yıldızlı bir arka plana karşı yüksek çözünürlüklü çizimi. Katkıda bulunanlar: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi, ESA/ATG medialab
Öklid ve NASANancy Grace’in Roma Uzay Teleskobu evrenin hızlanan genişlemesini işbirliği içinde inceleyecek. Benzersiz yöntemler kullanarak karanlık enerjiye, kozmik ivmeye ve evrenin genişleme modellerine ışık tutmayı amaçlıyorlar.
Euclid adında yeni bir uzay teleskobu, bir ESA (Avrupa Uzay Ajansı) NASA’nın önemli katkılarıyla, evrenin genişlemesinin neden hızlandığını araştırmak amacıyla Temmuz ayında başlatılan misyon. Bilim insanları bu kozmik ivmenin bilinmeyen nedenini “karanlık enerji” olarak adlandırıyor. Mayıs 2027’ye kadar NASA’nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, bu bulmacayı daha önce mümkün olmayan şekillerde keşfetmek için Euclid’e katılacak.
NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’nda kıdemli araştırma bilimcisi olan Jason Rhodes, “Keşfinden yirmi beş yıl sonra, evrenin hızlanarak genişlemesi astrofizikteki en acil gizemlerden biri olmaya devam ediyor” dedi (JPL) Güney Kaliforniya’da. Rhodes, Roman’ın proje bilimcisi yardımcısı ve Öklid’in ABD bilim lideridir. “Yaklaşan bu teleskoplarla karanlık enerjiyi farklı şekillerde ve daha önce mümkün olandan çok daha fazla hassasiyetle ölçeceğiz ve bu gizemin araştırılmasında yeni bir çağ açacağız.”
NASA’nın daha önce Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Teleskobu (WFIRST) olarak bilinen Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, astrofizikteki en acil soruların bazılarını ele almak için tasarlanmış gelişmiş bir gözlemevidir. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Genişlemenin Köklerini Aramak
Bilim adamları, evrenin hızlanan genişlemesinin ek bir enerji bileşeninden mi kaynaklandığından, yoksa yerçekimi anlayışımızın bir şekilde değişmesi gerektiğine mi işaret ettiğinden emin değiller. Gökbilimciler her iki teoriyi aynı anda test etmek için Roma ve Öklid’i kullanacaklar ve bilim insanları her iki görevin de evrenin temel işleyişi hakkında önemli bilgileri ortaya çıkarmasını bekliyorlar.
Öklid ve Roma, kozmik ivmeyi incelemek için tasarlandı, ancak farklı ve tamamlayıcı stratejiler kullanıyorlar. Her iki görev de evrenin tarihi ve yapısı hakkındaki temel soruları yanıtlamak için evrenin 3 boyutlu haritalarını oluşturacak. Birlikte, bireysel olarak olduğundan çok daha güçlü olacaklar.
Öklid, gökyüzünde çok daha geniş bir alanı (yaklaşık 15.000 derece kare veya gökyüzünün yaklaşık üçte biri) hem kızılötesi hem de optik ışık dalga boylarında gözlemleyecek, ancak Roman’dan daha az ayrıntıyla. 10 milyar yıl geriye, evrenin yaklaşık 3 milyar yaşında olduğu zamana bakacak.
Roman’ın en büyük çekirdek araştırması, evreni çok daha büyük bir derinlik ve hassasiyetle, ancak daha küçük bir alanda (yaklaşık 2.000 derece kare veya gökyüzünün yirmide biri kadar) inceleme kapasitesine sahip olacak. Kızılötesi görüşü, evrenin 2 milyar yaşındaykenki örtüsünü ortaya çıkaracak ve daha fazla sayıda sönük gökadayı ortaya çıkaracak. Öklid yalnızca kozmolojiye odaklanırken, Roman aynı zamanda yakındaki galaksileri araştıracak, galaksimizdeki gezegenleri bulup araştıracak, güneş sistemimizin eteklerindeki nesneleri inceleyecek ve çok daha fazlasını yapacak.
Bu infografik, ESA’nın Öklid ve NASA’nın Roma uzay aracının birçok temel öğesini karşılaştırıyor. İkisi, evrenin en gizemli bileşenlerinden bazılarına ışık tutmak için birbirini tamamlayıcı yollarla çalışacak. Alternatif metin: “Kozmik Gözlemevleri” başlıklı bir karşılaştırma tablosu. ESA’yı Euclid’in birincil ajansı, NASA’yı da Roman’ınki olarak listeliyor. Öklid’in temel bilimi, Roman’ın kozmolojiyi, dış gezegenleri ve kızılötesi astronomideki (karanlık enerji dahil) diğer birçok konuyu keşfedeceği kozmolojidir (karanlık enerji). Öklid, karanlık enerjiyi araştırmak için zayıf mercekleme ve galaksi kümeleme yöntemlerini kullanacak; Roman bu artı tip Ia süpernovalarını kullanacak. Öklid’in önerdiği araştırma boyutu 15.000 derece kare, Roman’ınki ise ~2.000 derecedir. Öklid görünür ve kızılötesi dalga boylarını gözlemleyecek, Roman ise kızılötesini görecek. Euclid’in bir cihazda 36 4K CCD dedektörü ve diğerinde 16 2K HgCdTe NIR dedektör dizisi bulunurken, Roman’ın birincil cihazında 18 4K HgCdTe NIR dedektör dizisi bulunur. ESA’nın ana aynası 3,9 fit (1,2 metre) genişliğindedir; Roman’ınki 7,9 fittir (2,4 metre). Öklid, Temmuz 2023’te başarıyla fırlatıldı ve Roman’ın Mayıs 2027’de fırlatılması planlanıyor. Her ikisi de Güneş-Dünya L2 çevresinde yörüngede olacak. Öklid uzay aracı 14,9 fit (4,5 metre) uzunluğunda ve Roma ise 42 fit (12,7 metre) olacak. Kütleleri Öklid için 4.500 pound (2.000 kilogram), Roma için ise 18.000 pound (8.000 kilogram). Kredi bilgileri: NASA
Karanlık Enerji Avı
Evren, doğumundan bu yana genişliyor; bu, Belçikalı gökbilimci Georges Lemaître ve 1929’da Edwin Hubble tarafından 1927’de keşfedilen bir gerçek. Ancak bilim adamları, evrenin maddesinin yerçekiminin bu genişlemeyi kademeli olarak yavaşlatmasını bekliyorlardı. 1990’larda belirli bir süpernova türüne bakan bilim insanları, yaklaşık 6 milyar yıl önce karanlık enerjinin evren üzerindeki etkisini artırmaya başladığını ve bunun nasıl ve neden olduğunu kimsenin bilmediğini keşfettiler. Hızlanıyor olması, evrene dair resmimizde temel bir şeyin eksik olduğu anlamına geliyor.
Roman ve Euclid, anlayışımızdaki boşlukları doldurmak için ayrı ayrı ilgi çekici yeni veri akışları sağlayacak. Kozmik ivmenin nedenini birkaç farklı yolla belirlemeye çalışacaklar.
İlk olarak hem Roman hem de Öklid, zayıf yerçekimsel merceklenme adı verilen bir teknik kullanarak madde birikimini inceleyecek. Bu ışık bükme olgusu, kütlesi olan herhangi bir şeyin uzay-zaman dokusunu bükmesi nedeniyle meydana gelir; kütle ne kadar büyük olursa, çarpıklık da o kadar büyük olur. Bu eğrilikler boyunca hareket eden ışığın ürettiği uzak bir kaynağın görüntüleri de bozuk görünüyor. Yakındaki “mercekleyen” nesneler büyük galaksiler veya galaksi kümeleri olduğunda, arka plan kaynakları lekeli görünebilir veya birden fazla görüntü oluşturabilir.
Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) Öklid misyonu, karanlık enerjinin ve karanlık maddenin gizemlerini, evrenin genişlemesini ve yapısını etkileyen esrarengiz güçleri ve maddeleri araştırmak için tasarlanmış bir uzay teleskopudur. Öklid, evrenin uzak galaksilerini ve bunlarla ilişkili kozmik yapıları inceleyerek, kozmosun geometrisini ve geniş tarihi boyunca büyümesini haritalandırmayı amaçlıyor. Katkıda bulunanlar: ESA/Euclid/Euclid Konsorsiyumu/NASA. Arka plandaki gökadalar: NASA, ESA ve S. Beckwith (STScI) ve HUDF Ekibi
Karanlık madde yığınları gibi daha az yoğunlaşmış kütle, daha incelikli etkiler yaratabilir. Roman ve Öklid, bu küçük çarpıklıkları inceleyerek 3 boyutlu bir karanlık madde haritası oluşturacak. Bu, kozmik ivme hakkında ipuçları sunacaktır çünkü karanlık maddenin kütleçekimsel çekimi, galaksileri ve galaksi kümelerini bir arada tutan kozmik bir yapıştırıcı gibi davranarak evrenin genişlemesine karşı koyar. Evrenin karanlık maddesini kozmik zaman boyunca hesaplamak, bilim adamlarının kozmik ivmeye doğru itme ve çekme beslemesini daha iyi anlamalarına yardımcı olacaktır.
İki görev aynı zamanda galaksilerin farklı kozmik çağlarda bir araya gelme şeklini de inceleyecek. Bilim insanları yakın evrende yapılan ölçümlerden galaksilerin bir araya gelme biçiminde bir model tespit etti. Bugün herhangi bir galaksi için, yaklaşık 500 milyon ışıkyılı uzaklıkta başka bir galaksi bulma olasılığımız, biraz daha yakın veya daha uzak olana kıyasla iki kat daha fazladır.
Bu mesafe uzayın genişlemesi nedeniyle zamanla büyümüştür. Gökbilimciler, evrenin daha uzaklarına, daha önceki kozmik zamanlara bakarak, farklı çağlardaki galaksiler arasında tercih edilen mesafeyi inceleyebilirler. Nasıl değiştiğini görmek evrenin genişleme geçmişini ortaya çıkaracaktır. Galaksi kümelenmesinin zaman içinde nasıl değiştiğini görmek, yerçekiminin doğru bir şekilde test edilmesini de mümkün kılacaktır. Bu, gökbilimcilerin kozmik ivmenin açıklaması olarak bilinmeyen bir enerji bileşeni ile çeşitli değiştirilmiş yerçekimi teorileri arasında ayrım yapmasına yardımcı olacaktır.
Roman, birçok uzak tip Ia süpernovayı (özel bir patlayan yıldız türü) keşfetmek için ek bir araştırma yapacak. Bu patlamalar benzer bir içsel parlaklıkta zirveye ulaşıyor. Bu nedenle gökbilimciler, süpernovaların ne kadar parlak göründüklerini ölçerek süpernovaların ne kadar uzakta olduğunu belirleyebilirler.
Gökbilimciler bu süpernovaların ışığını incelemek ve bizden ne kadar hızlı uzaklaşıyor gibi göründüklerini öğrenmek için Roman’ı kullanacaklar. Bilim insanları, farklı mesafelerde ne kadar hızla uzaklaştıklarını karşılaştırarak zaman içindeki kozmik genişlemenin izini sürecekler. Bu, karanlık enerjinin evrenin tarihi boyunca değişip değişmediğini ve nasıl değiştiğini daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır.
Güçlü Bir Çift
İki misyonun araştırmaları örtüşecek ve Öklid muhtemelen Roman’ın tarayacağı alanın tamamını gözlemleyecek. Bu, bilim adamlarının Roman’ın daha hassas ve kesin verilerini kullanarak Öklid’in düzeltmelerini uygulayabilecekleri ve düzeltmeleri Öklid’in çok daha geniş alanına genişletebilecekleri anlamına geliyor.
NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’nda Öklid’e NASA katkısı için proje bilimcisi olan Mike Seiffert, “Öklid’in inceleyeceği geniş gökyüzü bölgesine ilk bakışı, Roman’ın daha derin dalışı için bilime, analize ve araştırma yaklaşımına bilgi sağlayacaktır” dedi.
Pasadena, Kaliforniya’daki Caltech/IPAC’ta kıdemli araştırma bilimcisi olan ve hem Öklid hem de Roman için galaksi kümeleme bilim gruplarına liderlik eden Yun Wang, “Öklid ve Roman birlikte, parçalarının toplamından çok daha fazlasını oluşturacaklar” dedi. “Gözlemlerini birleştirmek gökbilimcilere evrende gerçekte neler olup bittiğine dair daha iyi bir fikir verecek.”
NASA destekli üç bilim grubu Öklid misyonuna katkıda bulunuyor. JPL, Euclid’in Yakın Kızılötesi Spektrometresi ve Fotometresi (NISP) alet sensör çipi elektroniklerini tasarlamanın ve üretmenin yanı sıra, NISP dedektörlerinin tedarikine ve teslimatına da öncülük etti. Bu dedektörler NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde test edildi. Caltech’teki IPAC’taki Euclid NASA Bilim Merkezi (ENSCI), Euclid verilerini kullanan ABD merkezli araştırmaları destekleyecektir.
Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde, NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı ve Güney Kaliforniya’daki Caltech/IPAC, Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü ve çeşitli bilim adamlarından oluşan bir bilim ekibinin katılımıyla 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.