Bilim dünyası ve uzay meraklıları nefesini tuttu, James Webb Uzay Teleskobunun 25 Aralık’ta uzaya fırlatılmasını bekliyor. Uzaydaki teleskobumuz Hubble, bugüne kadar evren hakkında bilmediklerimizi önümüze serdi, daha önce görmediğimiz derinlikte uzaya bakabilmemizi sağladı. Şimdi ise, hayalini 1996’da kurmaya başladığımız ondan çok daha kuvvetli, çok daha büyük, komplike ve hünerli bir teleskobu uzaya yolluyoruz. Evreni 400 milyon yıl yaşındaki haline kadar görebilirken, bu atılım sayesinde 100 milyon yıla kadar geri gidebilecek ve çok daha net görüntülerle uzak diyarlarda belki de yaşamın izlerine rastlayacağız. Webb Teleskobu hakkında merak ettiğiniz tüm soru ve yanıtlarını bu yazıda bulacaksınız.
Bilim camiasının 25 yıllık rüyası
NASA, Avrupa Uzay Ajansı ve Kanada Uzay Ajansının ortaklaşa yürüttüğü bu proje 1996 yılında başladığında fırlatma için 2007 yılı, bütçe için ise 500 milyon dolar hedeflenmişti. Teknolojinin çok hızlı gelişmesine paralel olarak 2005’te teleskobun tasarımında büyük çapta değişikliklere gidildi. 2016’da yapımı bittiğinden bu yana teleskop çok geniş ölçüde test ediliyor. Örneğin teleskobun fırlatılış esnasında aşırı titreşimlere dayanıklı olup olmadığı ilk kez test edildiğinde onlarca vida yerinden çıkıp etrafa dağılmış, vidaların bulunması haftalar almıştı. Uzay çalışmaları her zaman hayallerle ve optimizmle başlar, hedeflenen teslim tarihi ve bütçenin aşılması genelde bundandır, fakat bunlar olmadan da uzay çalışmalarından hiç söz edemezdik.
James Webb de kim?
1992’de hayatını kaybeden James Webb, 1960’lı yıllardaki Apollo misyonlarında NASA’nın ikinci başkanlığını yapmış, arka perdede önemli başarılara imza atmış bir yöneticiydi. Aslına bakılırsa kendisi bir bilim yıldızı değil; bu yüzden de teleskoba isminin verilmesi polemiğe neden oluyor. Hatta teleskobu kullanmak üzere rezervasyon yapan astronomlar ismin değiştirilmesi için bir anket başlatmış durumda.
Webb Teleskobu bir mühendislik harikası
Webb’in uzaya fırlatışından itibaren bilim yapmaya başlamamızı sağlayacak bilgileri göndermesine kadar geçecek olan zaman neredeyse altı ay. Bu sırada mühendislik bağlamında her etabı ayrı ustalık gerektiren zorlu basamaklar var.
Şu anda elimizde bulunan roketler arasında çapı en geniş olanı Avrupa Uzay Ajansının (ESA) elinde bulunan beş metre çapındaki Ariane 5 roketi. Teleskobumuzun aynası toplam 18 adet aynanın birleşimden oluşuyor ve çapı 6,5 metre. Bu yüzden teleskobun roketin içine sığabilmesi için bir origami gibi katlanabilir olması gerekiyor. Tabi uzayda bulunacağı yörüngesinde dünyadan uzaktan kumanda ile açılabilmesi de lazım. Buna ek olarak, teleskobun -223° C’de çalışması gerektiği için Güneş ışığından korunmasını sağlayacak tenis kortu büyüklüğünde güneş kalkanına ihtiyacı var. Bir tane de değil, yırtılmasına önlem olarak beş adet güneş kalkanı bulunuyor. Bunların da mükemmel bir şekilde katlanıp açılabilmesi gerekiyor.
Roketin fırlatılmasından sonra L2 yörüngesi denilen varış noktasına 1,5 milyon kilometre kat etmesi gerekiyor. Bu toplamda otuz gün sürecek. Apollo’nun Ay’ın yörüngesinde varması üç gün almıştı, Webb Teleskobu bu mesafeyi bir buçuk günde kat edecek.
Teleskobun görüntü almaya başlaması için inmesi gereken soğukluğa erişmesi için altı aya ihtiyacı var. Aynaların ve diğer enstrümanların kalibre edilmesi için de aynı süre gerekiyor.
Teleskobun en az beş buçuk yıl çalışması bekleniyor. Bu yörüngede kalabilmesi için gereken yakıt en kötü senaryoda bu sürede bitecek. Ancak biraz iyimser bir senaryoda bu süre on yıla kadar uzayabilir.
Roket fırlatışından sonra açılması gereken parçalar sırayla şöyle:
1- Uzay aracının uzantıları (uzun mesafe erişim anteni, güneş enerjisi sağlayan tertibat)
2- Güneş kalkanları
3- Kule
4- İkincil aynalar
5- Ana ayna
Her şeyin yolunda gitmesi, en ufak bir aksiliğin bile çıkmaması için fırlatma 17 yıl ötelendi, bütçe 10 milyar dolara çıkarıldı. Her etaptaki prosedürlerin mükemmel şekilde işlemesi gerekiyor ne de olsa Dünya’ya 1,5 milyon kilometre ötedeki cihaza tamirci yollama imkânımız yok.
Webb’i neden bu kadar uzağa yolluyoruz?
Webb bu uzaklıkta Dünya’nın atmosferinden gelen astronomik sinyallerin yaratacağı bozulmalardan korunmuş olacak. Atmosferimiz ışığı kırıyor, emiyor ve ışığı yeniden kızıl ötesi ışınlar şeklinde dışarı yansıtıyor. Webb’in bizim ışımamızdan etkilenmemesi gerekiyor. Webb’in devasa aynaları, aşırı soğuk oluşu onu çok hassas ve kuvvetli kılıyor. Bu yüzden Dünya’dan epey uzak olması gerekiyor.
Yıllar içinde teleskoba küçük meteorlar çarpsa ne olur?
NASA yıllardır Güneş Sistemimizin bize yakın olan kısımlarında dolaşmakta olan böyle parçaların güzergahlarına hakim. Genelde bu bölge toz, kum tanesi ya da taş büyüklüğünde parçalarla seyrek olarak da kaya kadar büyük parçalarla dolu. Webb, Dünya’ya yakın olmayacağı için bizim ürettiğimiz uzay çöplüğüne de uzak. Yine de NASA mikro boyutta meteorların çarpmasına hazırlıklı. Bu yüzden ana ayna oldukça geniş düşünüldü. Yıllar içinde darbeler meydana gelse bile yansıtmayı sürdürecek bir yüzeyi olacak ve bilim yapılmaya devam edilebilecek. Yerde bunun testleri defalarca yapıldı. Beş ayrı güneş kalkanı yapılmasının sebebi de çarpmalara karşı tedbir. Deliklerin tolere edilebilmesi için, hatta daha büyük yırtıklara karşı alınmış bir önlem. Webb’in geri kalan hassas tüm parçaları meteor kalkanları ve metal kutular içinde korunmuş durumda.
Neden bu teleskop kızılötesi bir teleskop olarak tasarlandı?
Aynı bölgenin solda optik teleskop, sağda kızılötesi teleskop ile görüntüsü
Webb Teleskobu görünür ışık dalgalarını değil, kızılötesi dalgaları saptamak için tasarlandı. Herkesin bildiği gece görüş gözlükleri termal kameraları ile görüntü oluşturmak için karanlıkta ısıdan yani kızılötesi ışınlardan faydalanır. Kızılötesi dalgalar görünür ışığının dalgalarından daha uzundur. Optik bir teleskop olan Hubble Teleskobunun aksine Webb, görünür ışığın geçmek için zorlandığı toz bulutlarından etkilenmeyecek ve tozun içinden çok daha net görüntüler sunacak. Webb sayesinde yıldızların doğumhanesi olan nebulalar içindeki toz bulutları içinde yıldızların ve gezegenlerin nasıl oluştuğunu görebileceğiz.
Bunun da ötesinde Webb, bize Hubble’ın göremediği uzaklıktaki galaksileri görme fırsatı verecek. Bunun sebebi çok uzaklardan seyahat eden ışığın, evren hızlanarak genişlemeye devam ettiği için bize gelirken enerjisini kaybederek (kızılötesi dalga boyuna inerek) ‘kırmızıya kayma’sıdır.
Kırmızıya kayma nedir?
Kırmızıya kayma olayının bir benzetme ile açıklamak gerekirse, ışık dalgasını iki küçük çocuğun uçlarından tutup salladığı bir ip gibi düşünün. Çocuklar en başta tüm enerjileri ile ipi bolca sallayacak kısa dalga boylu birçok dalga yaratmayı başaracaktır. Çokça zaman geçtikçe çocuklar yorulacak, ipi ancak belki bir-iki büyük dalga oluşturacak şekilde (geniş dalga boyu) sallayabileceklerdir. Uzayda zaman ve mesafe aynı şeydir. Işık ne kadar uzun yoldan geliyorsa, o kadar geçmiş zamandan geliyordur. Işığın ne kadar kırmızıya kaydığına bağlı olarak, dalga boyu ölçülüp kaynağının ne kadar uzakta olduğu hesaplanabilir.
Evrenin bebeklik fotoğrafları
Webb Teleskobunun altın kaplı aynaları, 13 milyar yıldır seyahat eden, kırmızıya kaymış yani artık kızılötesine dönüşmüş ışınları toplayacak. Ve bize evrenin ta 100 milyon yaşındaki bebeklik halini sunacak. Daha önce evrenin bu kadar uzağını diğer bir deyişle evrenin başlangıcı olan Büyük Patlama’ya bu kadar yakın bir zamanı görmemiştik. Hubble Teleskobu galaksilerin çocukluk fotoğraflarını sundu, Webb ise bebeklik hallerini sunacak.
Webb yaşam izini nasıl bulacak?
Webb Teleskobu yakınımızda olan 17 adet (bizim Güneş’imize benzer) yıldızın etrafında oluşan gaz, toz, asteroid, kayalar bulunduran disklerinin içinde yeni doğan gezegenlere bakacak. Her diskte bulunan su, karbon monoksit, karbondioksit, metan ve amonyum gibi moleküllerinin miktarını belirleyecek. Yaşam için gerekli oksijen, karbon ve nitrojene bakmayı ihmal etmeyecek. Peki bunu nasıl yapacak? Spektroskopi yöntemiyle. Şöyle ki, disklerden yansıyan her ışığı bir spektrumda işaretleyecek. Farklı moleküller ışığı farklı dalga boylarında geri yansıtır. Alttaki şemada 5 ila 25 mikron (milimetrenin binde biri) arasında çeşitli moleküllerin sabit olarak yaydığı dalga boylarını görebilirsiniz.
Kaç adet aynı uzunluktaki dalga boyu gözlemlenirse o miktarda o molekülden vardır. Webb bunun envanterini tutacak. Böylece örneğin bir gezegen etrafındaki atmosferin tüm kimyası ortaya çıkarılabilir ve orada yaşam olup olmayacağına dair hiç de fena olmayan bir tahmin yürütülebilir.
Son söz ve temenni
O halde 25 Aralık’ta nefesleri tutun ve takip edecek ay ay boyunca her şeyin rast gitmesini dileyin. Webb Teleskobu sayesinde evren görüşümüz temelden değişecek; hem manzaramız hem anlayışımız.
