Hubble’ın varisi yola çıkmaya hazır

Mustafa Gündoğan

Şimdiye kadar yapılmış en büyük ve kompleks uzay teleskobu olan James Webb Teleskobu (JWT) yıllar süren gecikmeler, bütçe aşımları, teknik problemler ve 10 milyar dolarlık bir fatura sonunda haftaya Güney Amerika’daki Fransız Guyanası’ndan bir Ariane 5 roketi ile uzaya fırlatılacak. Dünyadaki astronomlar ve bilim meraklıları nefesini tutmuş geri sayarken biz de bu yazıda bu JWT’nin neden illa ki uzaya gönderilmesi gerektiğini ve ne işe yarayacağından adım adım bahsedeceğiz.

JWT halihazırda 30 yıldır yörüngeden bize inanılmaz fotoğraflar gönderen Hubble Uzay Teleskobu’nun varisi olarak görülmekte ve anlatılmakta. Bu kısmen doğru olsa da teknik olarak aralarındaki farklar çok büyük. JWT’yi bütün uzay teleskoplarından farklı kılan ve projede çalışan ve takip edenlerin yüreklerini ağızlarına getiren ve dolaylı olarak da olsa popülerliğini kazandıran şey ise büyüklüğü dolayısı ile roketin kargo kısmına sığmayacak olması ve o yüzden çok kompleks bir dizayn ile katlanıp, fırlatıldıktan sonra uzayda yavaşça açılacak olması. (Büyüklüğü hakkında bir fikir vermek içinse bu yazıda JWT’nin gerçek hayat modelinin projede çalışanlarla çekilmiş fotoğrafını görebilirsiniz). Fakat bilimsel olarak en büyük ve önemli fark ise JWT’nin gözlemlerini Hubble’ın aksine gözle görülebilir dalgaboylarında değil de, bir gece görüş gözlüğü ya da dürbünü gibi kızılötesi bantta yapacak olması. Bu ise JWT’nin Hubble’ın değil, belki de Spitzer ve Herschel gibi kızılötesi teleskopların varisi yapıyor anlamına geliyor.

Peki neden kızılötesi?

Gece görüş dürbünü örneği aslında astronomi için çok güzel bir analoji. Youtube’de hayvan ve doğa videoları izlediyseniz muhakkak karşılaşmışsınızdır: gecenin zifiri karanlığında, gözlerinizin tamamen işe yaramaz olduğu bir noktada bu tip kameralarla gecenin aslında ne kadar aktif olduğunu, avlarına pusu kuran vaşaklar; güvercin yuvalarından yavruları çalan baykuşlarla dolu olduğunu görürüz. Bu kameralar neyi algılar peki? Bu canlıların sıcak vücutlarının yaydığı kızılötesi ışınımı algılar. Aynı şekilde Spitzer ve JWT gibi teleskopların amacı da “normal” teleskopların göremediği detayları görmek ve bu bilgileri diğer dalga boylarında yapılan gözlemlerle birleştirip bize gökcisimleri ve evren hakkında daha bütünlüklü bir resim vermek. Bu dalgaboylarında yapılan gözlemler bize yıldızlar ve galaksilerarası uzaydaki gaz ve toz bulutlarının dağılımını, yıldızların görünür ışıklarını yaymadan önceki doğum aşamalarını göstermekle kalmaz; komşu gezegenlerimizin yüzeyleri ve atmosferleri hakkında da inanılmaz bilgiler verir. Bunlar arasında bana en çarpıcı gelen örneklerden birisi ise Jüpiter’in uydularından Io’nun görünür dalgaboyunda aslında sıkıcı sayılabilecek bir fotoğrafında gizlenmiş aktif volkanları kızılötesinde parlak noktalar halinde apaçık görebilmemiz.

Evrenin doğuşundan hemen sonrasına dikiz

JWT’yi öncüllerinden farklı kılan asıl gücüne gelmeden önce kısa bir mola verip Evren’in genişliyor olmasından bahsedeceğim. Hepimizin büyük ihtimalle duymuş olduğu gibi Evrenimizin başlangıcı yaklaşık 13.7 milyar yıl önce meydana bir Büyük Patlama’ya dayanıyor ve bu patlamadan beri ise Evren gittikçe genişliyor. Bu genişlemenin gözleyebildiğimiz farklı işaretleri var. Bunlardan birisi ise günlük hayatta yanımızdan geçen trenin, ambülansın vs. bize yaklaştıkça seslerinin tizleşip, bizden uzaklaşırken ise gittikçe kalınlaşması olan Doppler etkisidir. Ses dalgaları ile her gün karşılaştığımız bu doğa fenomeni kendisini çok hızlı hareket eden cisimlerin yaydığı ışık ile de gösterir. Buna göre Dünya’ya yaklaşan bir yıldız ya da galaksinin ışığı bize aslında olduğundan daha mavi; Dünya’dan uzaklaşanların ise olduklarından daha kırmızı görünür. Peki bunun Büyük Patlama ile bağlantısı nerede? Büyük Patlama sonrası Evren genişlemesi demek, aslında büyük ölçekte bütün gökcisimlerinin birbirinden gittikçe uzaklaşması demek (Daha küçük ölçeklerde bu her zaman doğru değil: Andromeda galaksisi mesela içinde bulunduğumuz Samanyolu’na yaklaşmakta ve bu iki büyük galaksi yaklaşık 4,5 milyar sonra iç içe geçerek, devasa başka bir galaksi oluşturacaklar). Bu ise nihayetinde bu uzaklaşan cisimlerin ışıklarının gittikçe daha uzun dalgaboylarına yani, kırmızıya kayması demek. Bu o kadar kuvvetli bir etki ki, çok ama çok uzaktaki cisimlerin uzaklıkları için ışık yılı yerine ışığının ne kadar kırmızıya kaydığı bile kullanılabiliyor. Tam bu noktada, JWT bize ışığı diğer teleskopların göremeyeceği kadar kırmızıya kaymış (yani çok ama çok uzakta olan) galaksiler hakkında bilgiler verecek, şimdiye kadar gözlenmesi mümkün olmamış cisimleri aydınlatacak. Burada hatırlamamız gereken başka bir şey ise ışık hızının sonlu olması: gökyüzünde uzağa baktıkça aslında o derece geçmişe bakıyoruz! Basit örnekler olarak Ay’ın yaklaşık 1 saniye (yani Ay bize 1 ışık saniyesi uzaklıkta) önceki halini görüyorken Güneş’in ise 8 dakika (8 ışık dakikası uzaklık) önceki halini görmemiz verilebilir. Umuyoruz ki JWT ise bize 13 milyar ışık yılı uzaklıktaki cisimleri, bebek galaksileri ve kuasarları göstererek Büyük Patlama’dan hemen sonraki durumu, maddenin nasıl bir araya gelip galaksiler oluşturduğunu doğrudan gözlemlerle aktaracak. Peki böyle bir teleskobu neden illa ki uzaya gönderiyoruz, bir dağın tepesine koysak olmuyor mu, diye sorduğunuzu da duyuyor gibiyim.

Işıkları analiz edecek

Yine bu köşede Astronomide lazerler: yapay yıldızlar başlıklı yazıda da bahsettiğim gibi son yıllarda Yer tabanlı teleskoplar Hubble gibi uzay teleskoplarına rakip performanslara kavuşmakta. Hem ileri optik mühendislik teknikleri, hem de uzaya gönderilemeyecek kadar büyük aynalar kullanılarak (örneğin Hawaii’de yapılması planlanan dev 30 metrelik teleskop) büyük ilerlemeler kaydetmek mümkün. Fakat kızılötesi gözlem için en büyük problem atmosferin JWT’nin gözlem yapacağı dalga boyu aralığında büyük ölçüde opak olması. Yani nasıl optik bir teleskop ya da kamera bir ağacın arkasını, bulutun altını göremiyorsa, kızılötesi bölgedeki ışınımın bir kısmı da atmosferde soğruluyor. Ağırlıklı olarak atmosferdeki su ve karbondioksit moleküllerinin sorumlu olduğu bu soğurma, ne kadar büyük ve yüksek teknolojili bir teleskop kullanırsanız kullanın, bu problemden kurtulamayacağınızı ve mecburen atmosfer olmayan uzayda gözlemlerinizi yapmanız gerektiği anlamına geliyor. 10 milyar dolarlık ve yüzlerce biliminsanı ve mühendisin neredeyse tüm meslek hayatlarını adadıkları JWT işte tam bu yüzden yüzlerce ton, son derece yanıcı yakıtla dolu roketin tepesine (Ariane 5 roketinin başarısızlık oranı %5 civarı) konulup bizden 1.5 milyon km uzaklıktaki özel yörüngesine yollanacak.

JWT eğer ki yolculuğunun ateş ve kuvvetli sallantılarla dolu ilk birkaç dakikasını sağ salim atlatırsa önümüzdeki 1 ay boyunca yörüngesine doğru süzülürken yavaşça bir origami gibi açılacak; devasa güneşliklerini indirip her biri bir çamaşır makinesinden daha geniş 18 tane aynasını nanometre (bir saç telinin 10 binde biri) hassasiyetinde yan yana koyacak ve en sonunda ekipmanları evrenin bebeklik zamanlarından gelecek ışıkları analiz edecek…