NASA’nın Kızılötesi Teleskoplarının İnanılmaz Evrimi

Webb teleskopu evrene yeni bir pencere açtı, ancak Spitzer ve Kızılötesi Astronomik Uydu da dahil olmak üzere 40 yıl öncesine dayanan misyonlara dayanıyor.

25 Aralık’ta NASA tarihin en büyük ve en güçlü uzay gözlemevi olan James Webb Uzay Teleskobu’nun fırlatılışının iki yıllık yıldönümünü kutlayacak. Görüntülerinin netliği dünyaya ilham verdi ve bilim insanları, bunun getirdiği bilimsel ödülü keşfetmeye yeni başlıyor.

Webb’in başarısı, (çıplak gözle görülmeyen) kızılötesi ışığı da tespit eden kırk yıllık uzay teleskoplarına dayanıyor; özellikle de geçtiğimiz yıl emekliye ayrılan iki NASA teleskopunun büyük yıldönümlerini kutlayan çalışmalarına: Ocak, teleskopun fırlatılışından bu yana 40. yılını kutladı. Kızılötesi Astronomik Uydu (IRAS), Ağustos ayında Spitzer Uzay Teleskobu’nun 20. fırlatılış yıldönümünü kutladı.

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu Kızılötesi ışığı da tespit eden uzay teleskoplarının, özellikle de kullanımdan kaldırılan diğer iki NASA teleskopunun: Kızılötesi Astronomik Uydu (IRAS) ve Spitzer Uzay Teleskobu’nun kırk yıllık çalışmasına dayanıyor. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech

Bu miras, Dünya’ya en yakın yıldız oluşum bölgelerinden biri olan Rho Ophiuchi’nin NASA’nın görüntülerinde de parlıyor. IRAS, fırlatılan ilk kızılötesi teleskop Kızılötesi dalga boylarının çoğunu engelleyen atmosferin üzerindeki Dünya yörüngesine. Rho Ophiuchi’nin kalın gaz ve toz bulutları görünür ışığı engelliyor, ancak IRAS’ın kızılötesi görüşü, onu, derinlerde yuvalanmış yeni doğmuş yıldızları ortaya çıkarmak için bu katmanları delebilen ilk gözlemevi haline getirdi.

Yirmi yıl sonra, Spitzer’in çoklu kızılötesi dedektörleri, gökbilimcilerin bölgedeki yıldızların çoğuna daha spesifik yaşlar atamasına yardımcı oldu ve bu durumun nasıl gerçekleştiğine dair bilgiler sağladı. genç yıldızlar Evrenin her yerinde gelişiyor. Webb’in daha ayrıntılı kızılötesi görüntüsü, genç yıldızlardan fışkıran jetleri ve bunların etrafındaki malzeme disklerini (geleceğin gezegen sistemlerinin oluşumlarını) gösteriyor.

Uzaydaki gaz ve toz bulutları (burada gösterilen Rho Ophiuchi gibi) çoğunlukla insan gözünün algılayamayacağı kızılötesi ışık yayar. Dünya yörüngesindeki ilk kızılötesi teleskop olan IRAS, bölgeyi 1983 yılında görüntüledi ve tozun derinliklerinde yeni oluşan yıldızlar da dahil olmak üzere daha önce gizli olan özellikleri ortaya çıkardı. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech

Bir başka örnek ise asteroit kuşağımıza benzer bir enkaz diskiyle çevrelenmiş bir yıldız olan Fomalhaut’tur. Kırk yıl önce disk IRAS’ın en büyük keşiflerinden biriydi çünkü aynı zamanda güneş sistemi dışında henüz hiçbir gezegenin bulunmadığı bir zamanda en az bir gezegenin varlığını güçlü bir şekilde akla getiriyordu. Spitzer’in daha sonraki gözlemleri, diskin iki bölüme (soğuk dış bölge ve sıcak iç bölge) sahip olduğunu gösterdi ve gezegenlerin varlığına dair daha fazla kanıt ortaya çıkardı.

NASA’nınki de dahil olmak üzere diğer birçok teleskop Hubble uzay teleskobu, o zamandan beri Fomalhaut’u inceledi ve bu yılın başlarında Webb’den alınan görüntüler bilim adamlarına disk yapısına ilişkin şimdiye kadarki en net görünümü verdi. İç diskte daha önce görülmemiş iki kaya ve gaz halkası ortaya çıktı. Nesillerdir süren teleskopların çalışmalarını birleştirmek, Fomalhaut’un öyküsünü keskin bir şekilde ortaya çıkarıyor.

Rho Ophiuchi ayrıca NASA’nın Spitzer Uzay Teleskobu tarafından da görüntülendi. Spitzer, öncüllerine göre daha geniş bir görüş alanına ve daha iyi bir çözünürlüğe sahipti; bu, bölgenin daha ayrıntılı görüntüsünün yanı sıra yıldız oluşumu hakkında daha fazla bilgi sağlıyordu. Katkıda bulunanlar: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA

Vizyoner Kızılötesi Astronomi Araştırması

IRAS 1983’te fırlatıldığında bilim insanları misyonun neyi ortaya çıkaracağından emin değildi. Kızılötesinin eninde sonunda astronominin neredeyse her alanında kullanılacağını tahmin edemiyorlardı. galaksilerin evrimi, yıldızların yaşam döngüsü, yaygın kozmik tozun kaynağıdış gezegenlerin atmosferleri, asteroitlerin ve Dünya’ya yakın diğer nesnelerin hareketlerive hatta tarihteki en büyük kozmolojik gizemlerden birinin doğası, karanlık enerji.

IRAS, Avrupa liderliğindeki girişime zemin hazırladı Kızılötesi Uzay Gözlemevi (ISO) ve Herschel Uzay Gözlemevi; the Japon liderliğindeki AKARI uydusu; NASA’nın Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Gezgini (WISE) ve ajansın havadaki SOFIA’sı (Kızılötesi Astronomi için Stratosferik Gözlemevi) ve birçok balonlu gözlemevleri.

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, Rho Ophiuchi’yi daha önce hiç olmadığı şekilde ortaya çıkardı ve bu çarpıcı 2023 görüntüsünde yıldız oluşum bölgesinin yeni özelliklerini gökbilimcilere gösterdi. Webb, IRAS ve Spitzer gibi kızılötesi teleskopların mirasına dayanıyor. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI)

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda (JPL) astrofizikçi olan Michael Werner, “Kızılötesi ışık, hem en büyük hem de en küçük astrofizik ölçeklerde nereden geldiğimizi ve buraya nasıl geldiğimizi anlamak için gereklidir” dedi. Kızılötesi gözlemlerde uzmanlaşan Werner, Spitzer’de proje bilimcisi olarak görev yaptı. “Modern evrenin nasıl ortaya çıktığını anlamamıza yardımcı olmak için uzay ve zamanda geriye bakmak için kızılötesini kullanıyoruz. Kızılötesi de yıldızların ve gezegenlerin oluşumunu ve evrimini incelememize olanak tanıyor, bu da bize kendi güneş sistemimizin tarihi hakkında bilgi veriyor.”

Sanatçının yörüngedeki Kızılötesi Astronomik Uydu (IRAS) konsepti. Kredi bilgileri: NASA/JPL

Spitzer’e doğru

IRAS bir yol bulma göreviyse, Spitzer de kızılötesi evrenin derinliklerine dalmak üzere tasarlandı. Webb’in ilk yılındaki gezegen hedeflerinin çoğu zaten belirlenmişti. Spitzer’le çalıştıGeniş görüş alanı ve nispeten yüksek çözünürlüğü sayesinde geniş bir yelpazedeki bilimsel hedefleri takip eden. 16 yıllık görevi sırasında Spitzer, evrenin ucundan yeni harikalar ortaya çıkardı (bazıları da dahil). şimdiye kadar gözlemlenen en uzak galaksiler o zamanlar) kendi güneş sistemimize (örneğin Satürn’ün etrafında yeni halka). Araştırmacılar ayrıca teleskopun mükemmel bir araç olduğunu keşfettiklerinde de şaşırdılar. dış gezegenleri incelemek (güneş sistemimizin ötesindeki gezegenler), onu inşa ederken beklemedikleri bir şeydi.

Bu görüntü bir sanatçının Spitzer Uzay Teleskobu hakkındaki izlenimini göstermektedir. Arka planda Samanyolu galaksisinin düzleminin Spitzer’den alınan kızılötesi görüntüsü gösteriliyor. Kredi: NASA/JPL

“Herhangi bir teleskopla, yalnızca veri olsun diye veri almıyorsunuz; Caltech’teki bir veri ve bilim işleme merkezi olan IPAC’taki Spitzer Bilim Merkezi’nin eski yöneticisi Sean Carey, “belirli bir soruyu veya bir dizi soruyu soruyorsunuz” dedi. “Webb ile sorabildiğimiz sorular, Spitzer ve IRAS gibi teleskoplarla edindiğimiz bilgiler sayesinde çok daha karmaşık ve çeşitli.”

James Webb Uzay Teleskobu sanatçısı konsepti. Kredi bilgileri: NASA

Örneğin Carey şunları söyledi: “Spitzer ve Hubble ile dış gezegenleri inceledik ve bu alanda kızılötesi teleskopla neler yapabileceğinizi, hangi gezegen türlerinin en ilgi çekici olduğunu ve onlar hakkında neler öğrenebileceğinizi çözdük. Webb piyasaya sürüldüğünde hemen atladık dış gezegen en başından itibaren eğitim görüyor.

NASA’nın Evrenin Tarihi, Yeniden İyonlaşma Dönemi ve Buz Araştırmacıları (SPHEREx) için Spektro-Fotometre görevi, gökbilimcilerin hem evrenimizin nasıl evrimleştiğini hem de galaksimizin gezegen sistemlerindeki yaşamın bileşenlerinin ne kadar yaygın olduğunu anlamalarına yardımcı olacak. Kredi bilgileri: Caltech

Webb de gelecekteki kızılötesi görevlerin önünü açıyor. NASA’nın yaklaşan SPHEREx (Evrenin Tarihi için Spektro-Fotometre, Yeniden İyonizasyon Dönemi ve Buz Gezgini) misyonu ve ajansın bir sonraki amiral gemisi gözlemevi Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, evreni kızılötesinde keşfetmeye devam edecek.

Sanatçının Nancy Grace Roma Uzay Teleskobu konsepti. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi

Görevler Hakkında Daha Fazla Bilgi

IRAS, NASA, Hollanda Havacılık ve Uzay Programları Ajansı ve Birleşik Krallık Bilim ve Mühendislik Araştırma Konseyi’nin ortak bir projesiydi. Görev NASA adına JPL tarafından yönetildi. Pasadena’daki Caltech, NASA için JPL’yi yönetiyor.

JPL, Ocak 2020’de görev emekliye ayrılana kadar NASA’nın Washington’daki Bilim Misyonu Direktörlüğü adına Spitzer Uzay Teleskobu görevini yönetti. Bilim operasyonları Caltech’teki Spitzer Bilim Merkezi’nde gerçekleştirildi. Uzay aracı operasyonları Littleton, Colorado’daki Lockheed Martin Uzay üssünde yapıldı. Veriler Caltech’te IPAC tarafından işletilen Kızılötesi Bilim Arşivi’nde arşivlenmektedir.

James Webb Uzay Teleskobu dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözüyor, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakıyor ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve onun içindeki yerimizi araştırıyor. Webb, NASA’nın ortakları ESA ile birlikte yürüttüğü uluslararası bir programdır (Avrupa Uzay Ajansı) ve CSA (Kanada Uzay Ajansı).