NASA’nın yaklaşmakta olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu tarafından planlanan en geniş araştırma, evrene dağılmış yüz milyonlarca galaksiyi ortaya çıkaracak. Roma bu sonbaharda fırlatıldıktan sonra bilim insanları bu ışıltılı fenerleri evrenin gölgeli temellerini incelemek için kullanacaklar: karanlık madde ve karanlık enerji.
New Hampshire, Hannover’deki Dartmouth College’dan profesör ve araştırmanın tasarımını şekillendiren komitenin eş başkanı Ryan Hickox, “En iyi geniş alan kızılötesi araştırmasını yapmak için yola çıktık ve sanırım bunu başardık” dedi. “Karanlık tarafı da dahil olmak üzere evrenin temel doğasını keşfetmek için Roman’ın muazzam, derin 3 boyutlu görüntülerini kullanacağız.”
Roman’ın Yüksek Enlem Geniş Alan Araştırması misyonun bir tanesi üç temel gözlem programı. Bir buçuk yıldan kısa bir sürede 5.000 metrekareden fazla alanı (gökyüzünün yaklaşık yüzde 12’si) kaplayacak. Roman, uzaktaki kozmosun en net görüntüsünü elde etmek için Samanyolu galaksimizin tozlu düzleminden çok uzağa bakacak (araştırma adının “yüksek enlem” kısmı bu anlama geliyor), galaksinin içinden değil, yukarıya ve dışına bakacak.
Araştırmanın tasarlanmasında önemli bir rol oynayan, Columbus’taki Ohio Eyalet Üniversitesi’nden astronomi profesörü David Weinberg, “Bu araştırma, gökyüzünün geniş bir alanı üzerinde ilk kez Hubble kalitesinde görüntülemeye sahip olduğumuz, evrenin muhteşem bir haritası olacak” dedi. “Roman ile tek bir işaretin bile tam çözünürlükte görüntülenmesi için bir duvar dolusu 4K televizyona ihtiyaç vardır. Yüksek enlem araştırmasının tamamını bir kerede görüntülemek için yarım milyon 4K TV gerekir; bu da 200 futbol sahasını veya El Capitan’ın uçurum yüzünü kaplamaya yetecektir.”
Anket görüntülemenin güçlerini birleştirecek ve spektroskopi kozmik zamana dağılmış galaksilerden oluşan bir altın madenini ortaya çıkarmak. Gökbilimciler görünmez olanı keşfetmek için anketin verilerini kullanacak karanlık maddeyalnızca diğer nesneler üzerindeki yerçekimsel etkileriyle tespit edilebilir ve doğası gereği karanlık enerji — evrenin genişlemesini hızlandırıyor gibi görünen bir baskı.
Weinberg, “Kozmik ivme kozmolojideki ve belki de tüm fizikteki en büyük gizemdir” dedi. “Bir şekilde, milyarlarca ışıkyılı ölçeğine ulaştığımızda, yerçekimi çekmek yerine itiyor. Roma geniş alan araştırması bu gizemi çözmemize yardımcı olacak kritik yeni ipuçları sağlayacak çünkü kozmik yapının tarihini ve erken genişleme oranını bugün yapabileceğimizden çok daha doğru bir şekilde ölçmemize olanak tanıyor.”
Gölgeleri tartmak
Kütlesi olan her şey, evrenin temel dokusu olan uzay-zamanı büker. Gökada kümeleri gibi son derece büyük şeyler, uzay-zamanı o kadar büker ki, arka plandaki nesnelerin görünümünü bozarlar; bu olaya kütleçekimsel merceklenme denir.
Hickox, “Bu, kozmik bir eğlence evinin aynasına bakmak gibi” dedi. “Uzak galaksileri lekeleyebilir veya çoğaltabilir veya hizalama doğruysa onları doğal bir teleskop gibi büyütebilir.”
Roman’ın görüşü, karanlık madde kümelerinin uzak galaksilerin görünümünü nasıl çarpıttığını görmek için bu mercekleme etkisini küçük ölçekte incelemeye yetecek kadar geniş ve keskin olacak. Gökbilimciler, evrendeki hem görünen hem de görünmeyen maddenin büyük ölçekli dağılımının ayrıntılı bir haritasını oluşturacak ve karanlık madde anlayışımızdaki boşlukların çoğunu dolduracak. Yapıların zaman içinde nasıl büyüdüğünü incelemek, gökbilimcilerin karanlık enerjinin çeşitli kozmik aşamalardaki gücünü keşfetmesine de yardımcı olacaktır.
Yüksek Enlem Geniş Alan Araştırması ile Roma görüntüleme kozmolojisine odaklanan bir ekibe liderlik eden, NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda kıdemli bir araştırma bilimcisi olan Olivier Doré, “Zayıf yerçekimsel merceklenmeyi ölçmek için gereken veri analizi standartları, astronomi topluluğunun bir bütün olarak araştırma alanı boyunca çok yüksek kaliteli verilerden faydalanmasını sağlayacak ve bu da şüphesiz beklenmedik keşiflere yol açacaktır” dedi. “Bu araştırma, karanlık enerjiyi ortaya çıkarmaktan çok daha fazlasını başaracak!”
NASA’nın Hubble ve James Webb uzay teleskoplarının her ikisi de yerçekimsel merceklemeyi incelerken, Roman’ın çığır açan özelliği geniş görüş alanıdır.
Hickox, “Zayıf merceklenme, galaksi şekillerini tek bir galakside görülemeyecek kadar hafif bir şekilde bozuyor; istatistiksel bir analiz yapana kadar görünmez.” dedi. “Roma bu araştırmada bir milyardan fazla galaksi görecek ve bunların yaklaşık 600 milyonunun Roman’ın bu etkileri incelemesine yetecek kadar ayrıntılı olacağını tahmin ediyoruz. Böylece Roman, evrendeki yapının büyümesini büyük patlamadan kısa bir süre sonra bugüne kadar 3 boyutlu olarak izleyecek ve karanlık maddeyi daha önce yaptığımızdan daha kesin bir şekilde haritalayacak.”
Karanlık enerjinin sesini duyurmak
Roman’ın geniş alan araştırması aynı zamanda yaklaşık 20 milyon gökadanın spektrumlarını da toplayacak. Spektrumları analiz etmek, evrenin farklı kozmik çağlarda nasıl genişlediğini göstermeye yardımcı olur; çünkü bir nesne uzaklaştığında, ondan aldığımız tüm ışık dalgaları uzar ve daha kırmızı dalga boylarına doğru kayar; bu duruma kırmızıya kayma adı verilir.
Gökbilimciler, uzayın aralıksız genişlemesi nedeniyle galaksilerin bizden ne kadar hızlı uzaklaştığını belirleyerek onların ne kadar uzakta olduklarını öğrenebilirler; bir galaksinin spektrumu ne kadar kırmızıya kayarsa, o kadar uzaklaşır. Gökbilimciler bu olguyu, araştırma alanı içinde yaklaşık 11,5 milyar ışıkyılı uzaklıkta ölçülen tüm gökadaların 3 boyutlu haritasını çıkarmak için kullanacaklar.
Bu, bir zamanlar ilkel kozmik denizde dalgalanan antik ses dalgalarının donmuş yankılarını ortaya çıkaracak. Evrenin ilk yarım milyon yılının büyük bölümünde evren yoğun, neredeyse tek tip bir plazma (yüklü parçacıklar) deniziydi.
Nadir, küçük kümeler kütleçekimsel olarak daha fazla maddeyi kendilerine doğru çekiyordu. Ancak malzemenin birbirine yapışması için çok sıcaktı, bu yüzden geri sıçradı. Bu itme ve çekme, plazmada yayılan basınç dalgalarını (ses) yarattı.
Zamanla evren soğudu ve dalgalar durdu, esas olarak dalgaları (baryon akustik salınımları olarak adlandırılır) yerinde dondurdu. Dalgacıklar daha fazla maddenin toplandığı yerler olduğundan, buralarda başka yerlere göre biraz daha fazla galaksi oluştu. Evren milyarlarca yıl boyunca genişledikçe bu yapılar da genişledi.
Bu halkalar evrenin hükümdarı gibi görev yapar. Bugün yaklaşık 500 milyon ışık yılı genişliğindedirler. Roman, kozmik zaman boyunca bunların boyutlarını tam olarak ölçecek ve karanlık enerjinin nasıl evrimleşmiş olabileceğini ortaya çıkaracak.
Diğer teleskoplardan elde edilen son sonuçlar, karanlık enerjinin gücünün kozmik zaman içerisinde değişebileceğini gösteriyor. Stanford Üniversitesi’nin Kaliforniya’daki KIPAC’ı (Kavli Parçacık Astrofiziği ve Kozmoloji Enstitüsü) direktörü ve anketin tasarımını şekillendiren komitenin eş başkanı Risa Wechsler, “Roma, bize bu ipuçlarının mevcut standart modelimizden gerçek sapmalar olup olmadığını söyleyecek yüksek hassasiyetli testler yapabilecek” dedi. “Roman’ın görüntüleme araştırması, kırmızıya kayma araştırması ile birleştiğinde bize evrenin evrimi hakkında – hem evrenin nasıl genişlediği hem de yapıların zamanla nasıl büyüdüğü – hakkında yeni bilgiler veriyor; bu da karanlık enerjinin ve yerçekiminin benzeri görülmemiş bir hassasiyetle ne yaptığını anlamamıza yardımcı olacak.”
Toplamda Roman, karanlık enerjinin etkilerini mevcut ölçümlerden 10 kat daha kesin bir şekilde anlamamıza yardımcı olacak ve evrenin genişlemesinin neden hızlandığını açıklamaya çalışan önde gelen teorileri ayırt etmemize yardımcı olacak.
Roman’ın evreni araştırma yöntemi nedeniyle, dış güneş sistemimizdeki küçük, kayalık nesnelerden ve yakın galaksilerdeki bireysel yıldızlardan, 13 milyar yıl önce kozmik sınırdaki galaksi birleşmeleri ve kara deliklere kadar her şeyi ortaya çıkaracak.
Wechsler, “Roma heyecan verici çünkü görüntü kalitesi yalnızca uzayda mevcut olan bu kadar geniş bir alanı kapsıyor” dedi. “Bu, çalışmayı tahmin edebileceğimiz şeylerden henüz düşünmediğimiz keşiflere kadar geniş bir bilim yelpazesine olanak tanıyor.”
Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nın katılımıyla, NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde yönetilmektedir; Pasadena, Kaliforniya’da Caltech/IPAC; Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü; ve çeşitli araştırma kurumlarından bilim adamlarından oluşan bir bilim ekibi. Ana endüstriyel ortaklar Boulder, Colorado’daki BAE Systems Inc.; L3Harris Technologies, Rochester, New York’ta; ve Thousand Oaks, California’daki Teledyne Scientific & Imaging.
İle Ashley Balzer
NASA’nın Goddard Uzay Uçuş MerkeziGreenbelt, Md.
Medya iletişim adresi:
Claire Andreali
NASA’nın Goddard Uzay Uçuş MerkeziGreenbelt, Md.
301-286-1940
Source link
