NASA’nın 450 milyon galaksiyi haritalandıracak misyonunun inşaatı sürüyor

NASA’nın SPHEREx uzay teleskobu, Dünya yörüngesine vardığında ve tüm gökyüzünün haritasını çıkarmaya başladığında göründüğü gibi görünmeye başlıyor. Evrenin Tarihi için Spekto-Fotometre, Yeniden İyonizasyon Çağı ve Buz Gezgini kelimelerinin kısaltması olan SPHEREx, yaklaşık 2,6 metre yüksekliğinde ve yaklaşık 3,2 metre genişliğinde olmasına rağmen bir megafonu andırıyor. Gözlemevine kendine özgü şeklini veren, NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’ndaki temiz bir odada bir araya getirilen koni şeklindeki foton kalkanlarıdır.

Her biri diğerinin içine yerleştirilmiş üç koni, SPHEREx’in teleskopunu güneşin ve Dünya’nın ışık ve sıcaklığından korumak için çevreleyecek. Uzay aracı, her yıl iki tüm gökyüzü haritasını tamamlamak için, bir kürenin içini tarar gibi gökyüzünün her bölümünü tarayacak.

JPL’den görev yükü müdür yardımcısı ve görev yükü sistemleri mühendisi Sara Susca, “SPHEREx’in oldukça çevik olması gerekiyor çünkü uzay aracı gökyüzünü tararken nispeten hızlı hareket etmek zorunda” dedi. “Öyle görünmüyor ama kalkanlar aslında oldukça hafif ve sandviç gibi malzeme katmanlarından yapılmış. Dışında alüminyum levhalar var ve içinde kartona benzeyen alüminyum petek yapısı var; hafif ama sağlam.”

SPHEREx, en geç Nisan 2025’te piyasaya sürüldüğünde, bilim adamlarının suyun ve yaşam için gerekli diğer temel bileşenlerin nereden geldiğini daha iyi anlamalarına yardımcı olacak. Bunu yapmak için misyon, yeni yıldızların doğduğu ve sonunda gezegenlerin oluştuğu yıldızlararası gaz ve toz bulutlarındaki su buzunun bolluğunu ölçecek. Ürettikleri kolektif ışığı ölçerek galaksilerin kozmik tarihini inceleyecek.

Bu ölçümler galaksilerin ne zaman oluşmaya başladığını ve oluşumlarının zaman içinde nasıl değiştiğini anlamaya yardımcı olacak. Son olarak SPHEREx, milyonlarca galaksinin birbirine göre konumunu haritalandırarak, evrenin büyük patlamadan saniyenin çok küçük bir bölümündeki hızlı genişlemesinin veya şişmesinin nasıl gerçekleştiğine dair yeni ipuçları arayacak.

Serin ve istikrarlı

SPHEREx tüm bunları, insan gözünün görebileceği görünür ışıktan daha uzun bir dalga boyu aralığı olan kızılötesi ışığı tespit ederek yapacak. Kızılötesi ışığa bazen ısı radyasyonu da denir çünkü tüm sıcak nesneler onu yayar. Teleskop bile kızılötesi ışık yaratabilir. Bu ışık dedektörlerine müdahale edeceği için teleskopun soğuk tutulması gerekiyor; eksi 350 Fahrenheit derecenin (yaklaşık eksi 210 santigrat derece) altında.

Dış foton kalkanı güneşten ve Dünya’dan gelen ışığı ve ısıyı engelleyecek ve koniler arasındaki boşluklar ısının teleskopa doğru içeriye doğru ilerlemesini engelleyecektir. Ancak SPHEREx’in soğuk çalışma sıcaklığına inmesini sağlamak için V-oluklu radyatör adı verilen bir şeye de ihtiyacı var: her biri baş aşağı bir şemsiye gibi üst üste dizilmiş üç konik ayna. Foton kalkanlarının altında yer alan her biri kızılötesi ışığı yeniden yönlendiren ve böylece kalkanlar arasındaki boşluklardan uzaya sıçrayan bir dizi takozdan oluşuyor. Bu, bilgisayar ve elektronik aksamı içeren oda sıcaklığındaki uzay aracı veriyolundan destekler aracılığıyla taşınan ısıyı ortadan kaldırır.

Görevin yük yöneticisi JPL’den Konstantin Penanen, “Sadece SPHEREx’in ne kadar soğuk olduğuyla ilgilenmiyoruz, aynı zamanda sıcaklığının da aynı kalmasıyla ilgileniyoruz” dedi. “Sıcaklık değişirse dedektörün hassasiyeti değişebilir ve bu da yanlış sinyal olarak algılanabilir.”

Gökyüzüne göz

SPHEREx’in kalbi elbette üç ayna ve altı dedektör kullanarak uzak kaynaklardan kızılötesi ışık toplayan teleskopudur. Teleskop, foton kalkanlarının koruması altında kalarak gökyüzünün mümkün olduğu kadar çoğunu görebilmesi için tabanı üzerine eğilmiştir.

Ball Aerospace tarafından Boulder, Colorado’da inşa edilen teleskop, Mayıs ayında Pasadena, California’daki Caltech’e ulaştı ve burada dedektörler ve V-oluklu radyatörle entegre edildi. Daha sonra JPL’de mühendisler onu, teleskopun uzaya roket yolculuğu sırasında dayanacağı sarsıntıyı simüle eden bir titreşim masasına sabitlediler. Bundan sonra Caltech’e geri döndü ve burada bilim adamları, titreşim testinin ardından aynalarının hala odakta olduğunu doğruladılar.

SPHEREx’in kızılötesi ‘vizyonu’

SPHEREx’in teleskopunun içindeki aynalar uzaktaki nesnelerden ışık topluyor, ancak misyonun gözlemlemeye çalıştığı kızılötesi dalga boylarını “görebilen” dedektörler.

Güneşimiz gibi bir yıldız görünür dalga boylarının tamamını yayar, dolayısıyla beyazdır (gerçi Dünya’nın atmosferi onun gözlerimize daha sarı görünmesine neden olur). Bir prizma bu ışığı bileşen dalga boylarına, yani gökkuşağına bölebilir. Buna spektroskopi denir.

SPHEREx, spektroskopi gerçekleştirmek için dedektörlerinin üzerine yerleştirilmiş filtreleri kullanacak. Yalnızca bir kraker boyutunda olan her filtre, çıplak gözle bakıldığında yanardöner görünür ve kızılötesi ışığın belirli bir dalga boyu dışındaki tümünü bloke edecek birden fazla bölüme sahiptir. SPHEREx’in gözlemlediği her nesne, her bir segment tarafından görüntülenecek ve bilim adamlarının, ister yıldız ister galaksi olsun, o nesnenin yaydığı belirli kızılötesi dalga boylarını görmesine olanak sağlanacak. Toplamda teleskop 100’den fazla farklı dalga boyunu gözlemleyebilir.

Ve bundan yola çıkarak SPHEREx, daha önce görülmemiş evren haritaları oluşturacak.