Karanlık ne kadar karanlıktır? Bu bir Dr. Seuss bilmecesi değil, gökbilimcilerin yıllardır araştırdığı ciddi bir sorudur. Onların büyük fırsatı, artık gezegenlerin çok ötesinde, Dünya’dan 5,4 milyar milden daha uzakta olan New Horizons uzay aracıyla geldi. Güneş sistemimizdeki arka plan tozunun parıltısından kaynaklanan ışık kirliliğinden uzak olmak için yeterince uzak. Bu, uzay aracının görünüşte zifiri karanlık olan derin uzayın karanlığını ölçebildiği anlamına geliyor.
Gökbilimciler evreni dolduran sayısız arka plan galaksisinden gelen bir kalıntı parıltı buldular. İyi haber şu ki gökbilimcileri şaşırtacak başka bir arka plan ışığı kaynağı yok. New Horizons görünür ışığın tam bir envanterini gerçekleştirdi. Ocak 2006’da fırlatılan New Horizons cüce gezegenin yanından uçtu Plüton Temmuz 2015’te, bir Kuiper Kuşağı Ocak 2019’da Arrokoth adlı nesne.
New Horizons Ölçümleri Evrenin Karanlığına Yeni Bir Işık Tutuyor
Derin uzay ne kadar karanlık? Gökbilimciler, uzayın yeteneklerinden ve uzak konumundan yararlanarak bu uzun zamandır sorulan soruyu nihayet yanıtlamış olabilir. NASANew Horizons uzay aracı, evrenin ürettiği toplam ışık miktarının şimdiye kadarki en hassas ve doğrudan ölçümlerini yaparak,
Fırlatılışından 18 yıl ve Plüton’u tarihi keşfinden dokuz yıl sonra New Horizons, Dünya’dan 5,4 milyar milden (7,3 milyar kilometre) daha uzakta, Güneş Sistemi’nin Güneş’ten yeterince uzaktaki bir bölgesinde bulunuyor ve bu bölge, mevcut herhangi bir teleskop için görülebilecek en karanlık gökyüzünü sunuyor ve uzak evrenin genel parlaklığını ölçmek için eşsiz bir bakış açısı sağlıyor.
Kozmik Optik Arkaplan: Yeni Bir Anlayış
“Derin uzayda elinizi kaldırırsanız, evren ona ne kadar ışık yansıtır?” diye sordu astronom Marc Postman. Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü Baltimore’da ve 28 Ağustos’ta yayınlanan araştırmayı ayrıntılarıyla anlatan yeni bir makalenin baş yazarı The Astrofizik Dergisi.
“Artık uzayın gerçekte ne kadar karanlık olduğuna dair iyi bir fikrimiz var. Sonuçlar, evrenden aldığımız görünür ışığın büyük çoğunluğunun galaksilerde üretildiğini gösteriyor. Daha da önemlisi, astronomların şu anda bilmediği kaynaklar tarafından üretilen önemli ışık seviyelerine dair hiçbir kanıt olmadığını da bulduk.”
Tarihsel Bakış Açıları ve Modern Zorluklar
Bulgular, astronomlar Arno Penzias ve Robert Wilson’ın uzayın, evrenin yaratılışından kalma olduğu tahmin edilen güçlü mikrodalga radyasyonuyla kaplı olduğunu keşfettikleri 1960’lardan beri bilim insanlarını şaşkına çeviren bir bulmacayı çözüyor. Bu sonuç, Nobel Ödülü’ne layık görülmelerine yol açtı. Daha sonra, astronomlar ayrıca gökyüzünü dolduran X ışınları, gama ışınları ve kızılötesi radyasyonun arka planlarına dair kanıtlar buldular.
“Sıradan” (veya görünür) ışığın arka planını tespit etmek – daha resmi olarak kozmik optik arka plan veya COB olarak adlandırılır – NASA’nın evrenin ömrü boyunca galaksiler tarafından üretilen tüm ışığı toplamanın bir yolunu sağladı. Hubble Uzay Teleskobu Ve James Webb Uzay Teleskobu Arka plandaki soluk galaksileri doğrudan görebiliyorduk.
Hubble ve James Webb teleskopu döneminde, gökbilimciler bu bilinen galaksilerden başka kaynaklardan gelebilecek ışığı tespit etmek için COB’yi ölçerler. Ancak evrenin toplam ışık çıktısını Dünya’dan veya iç güneş sistemindeki herhangi bir yerden ölçmek son derece zordur.
“İnsanlar bunu doğrudan ölçmeye defalarca çalıştılar, ancak güneş sisteminin bizim bulunduğumuz kısmında, ışığı etrafa dağıtan ve uzak evrenden gelen zayıf ışığı gizleyen çok fazla güneş ışığı ve yansıyan gezegenler arası toz var,” diyor Ulusal Bilim Vakfı’ndan New Horizons eş araştırmacısı ve gökbilimci Tod Lauer. NOIRLab Tucson, Arizona’da ve yeni makalenin ortak yazarı. “COB’nin gücünü iç güneş sisteminden ölçmeye yönelik tüm girişimler büyük belirsizliklerden muzdariptir.”
New Horizons’ın Kozmik Gözlemdeki Rolü
Gezegenlerin ötesindeki yolculuğunda milyarlarca mil yol kat eden New Horizons’a katılın, artık Kuiper Kuşağı’nın derinliklerinde ve yıldızlararası uzaya doğru ilerliyor. Geçtiğimiz yaz sonlarında, Güneş’ten Dünya’ya göre 57 kat daha uzakta olan New Horizons, Uzun Menzilli Keşif Görüntüleyicisi (LORRI) ile evreni tarayarak iki düzine ayrı görüntüleme alanı topladı.
LORRI’nin kendisi, uzay aracının ana gövdesi tarafından Güneş’ten kasıtlı olarak korundu – en sönük güneş ışığının bile hassas kameraya doğrudan girmesi engellendi – ve hedef alanlar, parlak diskten ve çekirdeğinden uzağa yerleştirildi. Samanyolu ve yakınlardaki parlak yıldızlar.
Evrenin Işıltısını Açıklamak
New Horizons gözlemcileri, uzak kızılötesinde alınan diğer verileri kullandılar Avrupa Uzay Ajansı‘nin Planck görevi, toz yoğunluğunda bir aralık bulunan alanlarda, bu uzak kızılötesi emisyonların seviyesini sıradan görünür ışık seviyesine kalibre etmek için. Bu, COB görüntülerinde tozla dağılmış Samanyolu ışığının varlığını doğru bir şekilde tahmin etmelerine ve düzeltmelerine olanak sağladı – bu, bir 2021 test COB gözlem çalışması New Horizons ile tozdan yayılan ışık miktarını küçümseyip, evrenin kendisinden gelen aşırı ışığı abarttılar.
Ancak bu sefer araştırmacılar, arka plandaki yıldızlar ve Samanyolu galaksisindeki ince toz bulutları tarafından saçılan ışık gibi bilinen tüm ışık kaynaklarını hesaba kattıktan sonra, kalan görünür ışık seviyesinin, son 12,6 milyar yılda tüm galaksiler tarafından üretilen ışık yoğunluğuyla tamamen tutarlı olduğunu buldular.
Teorileri Doğrulamak ve Misyonları Genişletmek
Lauer, “En basit yorum, COB’nin tamamen galaksilerden kaynaklandığıdır,” dedi. “Galaksilerin dışına baktığımızda, orada karanlık ve başka hiçbir şey görmüyoruz.”
“Bu yeni yayınlanan çalışma temel kozmolojiye önemli bir katkı ve gerçekten de yalnızca New Horizons gibi uzak bir uzay aracıyla yapılabilecek bir şey,” diyor Colorado, Boulder’daki Southwest Araştırma Enstitüsü’nden New Horizons Baş Araştırmacısı Alan Stern. “Ve şu anki genişletilmiş görevimizin, Plüton ve Kuiper Kuşağı nesnelerinin ilk yakın uzay aracı keşiflerini yapmak üzere tasarlanan bu gezegensel görevin orijinal amacının çok ötesinde önemli bilimsel katkılarda bulunduğunu gösteriyor.”
Plüton’un Ötesinde: New Horizons’ın Devam Eden Yolculuğu
Ocak 2006’da fırlatılan New Horizons, Temmuz 2015’te Plüton ve uydularının tarihi keşfini gerçekleştirdikten sonra, Ocak 2019’da insanlığa gezegensel bir yapı taşı ve Kuiper Kuşağı nesnesi olan Arrokoth’a ilk kez yakından bakma fırsatı verdi. New Horizons şu anda ikinci genişletilmiş görevinde, uzak Kuiper Kuşağı nesnelerini görüntülüyor, Güneş’in dış heliosferini karakterize ediyor ve güneş sisteminin en uzak bölgelerindeki eşsiz bakış noktasından önemli astrofizik gözlemler yapıyor.
Referans: Marc Postman, Tod R. Lauer, Joel W. Parker, John R. Spencer, Harold A. Weaver, J. Michael Shull, S. Alan Stern, Pontus Brandt, Steven J. Conard, G. Randall Gladstone, Carey M. Lisse, Simon B. Porter, Kelsi N. Singer ve Anne. J. Verbiscer tarafından yazılan “New Horizons ile Kozmik Optik Arkaplanın Yeni Sinoptik Gözlemleri”, 28 Ağustos 2024 Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad5ffc
Maryland, Laurel’daki Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı (APL), New Horizons uzay aracını inşa etti ve çalıştırdı ve NASA’nın Bilim Görevi Müdürlüğü için görevi yönetti. San Antonio ve Boulder, Colorado’da bulunan Southwest Araştırma Enstitüsü, görevi Baş Araştırmacı Alan Stern aracılığıyla yönetti ve bilim ekibine, yük operasyonlarına ve karşılaşma bilimi planlamasına öncülük etti. New Horizons, NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi tarafından yönetilen NASA’nın New Frontiers programının bir parçasıdır.