Yeni nesil teleskoplar, evren hakkındaki bilgimizi dönüştürebilecek ‘bilinmeyen bilinmeyenleri’ araştıracak

Son yıllarda evren ve onun tarihi hakkında çok şey öğrendik. Hem Dünya’da hem de uzayda hızla gelişen teleskop teknolojisi bu sürecin önemli bir parçası olmuştur ve önümüzdeki yirmi yıl içinde faaliyete geçecek olanların teleskop anlayışımızın sınırlarını zorlaması gerekmektedir. kozmoloji çok daha ileride.

Tüm gözlemevleri açılmadan önce bilimsel hedeflerin bir listesine sahiptir, ancak en büyük etkiyi yaratabilecek şey onların beklenmedik keşifleridir. Kozmolojideki sürpriz ilerlemelerin çoğu yeni teknoloji sayesinde sağlandı ve sonraki teleskoplar güçlü yeteneklere sahip.

Yine de morötesi ve görünür ışıklı astronomi için yakında çıkacak uzay teleskoplarının bulunmaması gibi boşluklar var. Politika ve ulusal çıkarlar bilimsel ilerlemeyi yavaşlattı. En ünlü gözlemevlerinde bile mali kemerler daralıyor.

En büyük yeni teleskoplar inşa ediliyor Şili dağları. Son Derece Büyük Teleskop (ELT) Atacama çölünde devasa bir kubbenin altında dört tenis kortu büyüklüğünde bir ayna yer alacak.

ELT gibi yansıtıcı teleskoplar, gece gökyüzünden ışık toplamak için birincil bir ayna kullanarak, ardından onu diğer aynalardan bir kameraya yansıtarak çalışır. Büyük aynalar daha fazla ışık toplar ve daha sönük nesneleri görür.

Şili’de yapım aşamasında olan bir diğer yer tabanlı teleskop ise Vera C. Rubin teleskopu. Rubin’in kamerası şimdiye kadar yapılmış en büyük: küçük bir araba büyüklüğünde ve yaklaşık üç ton ağırlığında. 3.200 megapiksel, hareketli nesneleri tespit etmek için her üç günde bir tüm gökyüzünü fotoğraflayacak. 10 yıl boyunca bu fotoğraflar birleştirilerek evrenin hızlandırılmış devasa bir videosu oluşturulacak.

Astronomi eskiden fiziksel olarak zorlu bir işti ve karanlık bölgelerdeki uzak teleskoplara seyahat etmeyi gerektiriyordu; ancak birçok gökbilimci, COVID’den çok önce evden çalışmaya başlamıştı. 20. yüzyılın sonlarında büyük yer gözlemevleri, gökbilimciler teleskopları kontrol edecek bizzat orada olmasalar bile geceleri gözlem yapmak için. İnternet üzerinden yapılan uzaktan gözlem artık sıradan bir şey.

Beklenmeyeni bekleyin

Ancak bir dağın tepesinde olsa bile yerdeki herhangi bir teleskopun görüşü sınırlıdır. Teleskopları uzaya fırlatmak bu sınırlamaları aşabilir.

Hubble Uzay Teleskobu’nun operasyonel tarih, uzay mekiğinin onu 25 Nisan 1990’da atmosferin üzerine kaldırmasıyla başladı. 1960’ların bilim kurgu muamelesi: Onu fırlatmak için bir roket, onu yönlendirmek için jiroskoplar ve fotoğraf filmi yerine elektronik kameralar. Ancak bir plan suya düştü: Hubble’ın evden uzakta çalışan bir astronot-gökbilimciye ev sahipliği yapması.

Hubble tasarlandı Samanyolu ve komşu galaksilerinin sayımını yapmak. Onun halefi, James Webb Uzay Teleskobudaha da uzak galaksileri inceleyecekti.

Her iki teleskop da evren anlayışımızda devrim yarattı, ama bunu kimsenin öngöremeyeceği şekillerde. Hubble’ın orijinal planlarında şu anda onun keşifleri olarak görülen keşiflerin hiçbirinden bahsedilmiyor. en büyük hitler: su birikintileri patlıyor Jüpiter’in uydusu Europa’dan, kara deliklerin etrafındaki girdapgörünmez karanlık madde O evreni bir arada tutanve karanlık enerji bu onu parçalara ayırıyor.

25 Aralık 2021’de lansmanı yapılan Webb, şu anda zamanının üçüncüsü diğer yıldızların etrafındaki, ne zaman tasarlandığı bile bilinmeyen gezegenlere bakmak.

Pahalı bir teleskopun belirtilen hedefi genellikle yalnızca uzay ajanslarına, hükümetlere ve (şşş…) vergi mükelleflerine yönelik bir satış konuşmasıdır. Webb teleskobu hedefine ulaşmalı orijinal bilim hedefleriancak gökbilimciler her zaman daha uzağı, daha ince veya daha fazla rengi görmenin çok daha fazlasını başarabileceğini biliyorlardı. Teleskopların beklenmedik keşifleri çoğu zaman başlangıçta belirtilen bilimsel hedeflerden daha önemlidir.

Uzun görüşe sahip olmak

Teleskopların amaçlarının ötesine geçmesi bilim insanları için bir rahatlama oldu çünkü hem Hubble hem de Webb, peçetenin hazırlanmasından fırlatılışına kadar 25 yıldan fazla zaman aldı. O zaman yeni bilimsel sorular ortaya çıkıyor.

Büyük bir uzay teleskopunun inşası genellikle yaklaşık yirmi yıl sürer. Chandra Ve XMM-Newton uzay teleskopları çekildi 23 yıl Ve 15 yıl sırasıyla inşa etmek. Kara deliklerin ve galaksi kümelerinin etrafındaki sıcak gazdan gelen X ışınlarını gözlemlemek için tasarlandılar ve 1999’da birbirlerine çok yakın fırlatıldılar.

Onları Japonya takip etti Hitomi X-ışını uydusualdı 18 yıl inşa etmek ve Alman eRosita enstrümanı Rusya’nın üzerinde Spektr-RG uzay gözlemevi, 20 yıl.

Benzer zaman çizelgeleri Avrupa Uzay Ajansı için de geçerlidir. Hipparkos Ve Gaia sahip olan uzay teleskopları tüm yıldızların haritasını çıkardım Samanyolu’nda. Cobe Ve Planck’ın Büyük Patlama’nın ardından gelen mikrodalga ışığının parıltısını inceleme görevleri de yirmi yıl sürdü. Kesin tarihler nasıl saydığınıza bağlıdır ve birkaç istisna söz konusudur “Daha hızlı, daha iyi, daha ucuz” ancak ulusal uzay ajansları genellikle riskten kaçınıyor ve bu projeleri geliştirirken yavaş davranıyor.

Bu nedenle en yeni uzay teleskopları Y kuşağındandır. Gökbilimcilerin evrenin boyutlarını ölçtüğü bir zamanda tasarlandılar. yenidoğan genişlemesi Büyük Patlama’yı takip eden ve aynı zamanda yaşlılık, hızlanan genişleme. Şimdiki asıl hedefleri boşluğu doldurmak; çünkü şaşırtıcı bir şekilde, erken zamanlardan geç zamanlara yapılan eklemeler ortada buluşmuyor.

Ölçülen oranlar Çünkü evrenin genişlemesi tutarsızdır, tıpkı kozmostaki maddenin yığınlaşmasının sonuçları gibi. Her iki ölçüm de evrenin nasıl evrimleştiğine dair teorilerimiz için zorluklar yaratıyor.

Evrenin orta yaşını gözlemlemek, uzun dalga boylarında çalışan teleskopları gerektirir, çünkü Uzak galaksilerden gelen ışık uzuyor bize ulaşana kadar. Webb’in kızılötesi yakınlaştırma kameraları var, Avrupa Uzay Ajansı’nınki ise Öklid uzay teleskobu2023’te fırlatılan NASA’nın Nancy Grace Roma teleskobu2026’da piyasaya sürülmesi planlanan her iki uydunun da kızılötesi geniş açılı görüntüleri var.

Üç otobüs birden geliyor

Çoğu yıldız Dünya atmosferi tarafından engellenen ultraviyole ve kızılötesi renklerin yanı sıra gözlerimizin görmek üzere evrimleştiği renklerde parlar.

Ekstra renkler kullanışlıdır. Örneğin galaksimizin diğer tarafındaki yıldızları tartabiliriz çünkü Büyük yıldızlar kızılötesinde parlaktırküçük olanlar soluktur ve yaşamları boyunca bu şekilde kalırlar. Ancak yıldızların nerede doğduğunu biliyoruz çünkü yalnızca Genç yıldızlar ultraviyole ışık yayar.

Ek olarak, aynı şeyin bağımsız ölçümleri titiz bilim için hayati öneme sahiptir. Örneğin kızılötesi teleskoplar birlikte çalışmak ve zaten yaptım şaşırtıcı keşifler. Ancak Webb, Öklid ve Roma uzay teleskoplarının hepsinin kızılötesi renkleri görmesi çeşitlilik açısından pek iyi değil.

Hubble’ın görünür ışık kamerası yakın zamanda kapalı bütçe kesintileri nedeniyle. NASA, 2030’lara kadar ultraviyole dalga boylarına geri dönmeyecek. Ultraviyole Kaşifi Ve Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi.

Dünyevi siyaset de buna engel oluyor. Çin’in Hubble sınıfı uzay teleskopundan elde edilen veriler, Xuntianuluslararası alanda paylaşılması pek olası değildir. Ve Şubat 2022’de Almanya’nın Rusya’nın Ukrayna’yı işgalini protesto etmek için kapalı eRosita X-ışını cihazı, Rusya ile işbirliği içinde, Dünya’dan bir milyon mil uzakta, mükemmel bir şekilde çalışıyordu.

Ucuz ticari lansmanlar günü kurtarabilir. Öklid bir Rus Soyuz roketiyle bir yerden havalanacaktı. Avrupa Uzay Ajansı uzay limanı Fransız Guyanası’nda. Rusya ne zaman sona eren operasyonlar orada kısasa kısas misillemeleri yapılıyor, Öklid’in fırlatılışı başarıyla değiştirildi SpaceX Falcon 9 roketine son dakikada.

Büyük teleskoplar da mümkünse katlanmış ayakkabı kutusu boyutunda “küp uydu” uydular, daha düşük maliyet onların başarısız olmasını mümkün kılacaktır. Riski tolere etmek, görevleri daha da ucuz hale getiren verimli bir döngü yaratır.

Teleskoplar dev helyum balonları gibi yenilikçi yerlerde de deneniyor. uçaklar. Bir gün onlar da olabilir aya konuşlandırıldıortamın belirli astronomi türleri için avantajlı olduğu yer.

Ancak belki de en beklenmedik keşifleri getirebilecek en sıra dışı teleskop teknolojisi, yerçekimi dalgası dedektörleridir. Yerçekimi dalgaları elektromanyetik spektrumun bir parçası olmadığı için onları göremeyiz. Bunlar, evrendeki en şiddetli ve enerjik süreçlerin bazılarının neden olduğu uzay-zamandaki çarpıklıklar veya “dalgalanmalardır”. Bunlar içerebilir iki nötron yıldızının çarpışması (büyük yıldızların yakıtı bittiğinde oluşan yoğun nesneler) veya bir nötron yıldızının bir kara delikle birleşmesi.

Teleskoplar gözümüzse, yerçekimsel dalga dedektörleri de gözümüzdür kulaklarımız. Ama yine güncel yerçekimi dalgası dedektörleri Dünya’dakiler gökbilimcilerin eninde sonunda anlayacağı deneme sürüşlerinden ibarettir uzayda konuşlandır.

Gelecek nesil gözlemevlerinin ne keşfedeceği sorulduğunda hiçbir fikrim yok. Ve bu iyi bir şey. En iyi bilim deneyleri bize sadece bulmayı umduğumuz şeyler hakkında değil, aynı zamanda bilinmeyen bilinmeyenler.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okuyun orijinal makale.