Dünyanın en büyük teleskopları. Rusya nükleer merkezinde astrofizik gözlemevi için bir X-ışını teleskopu üretildi.Uzay teleskoplarına neden ihtiyaç var?

Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), dış gezegenlerin işaretlerini aramak için yaklaşık 200.000 yıldızı inceleyecek, yaklaşmakta olan bir NASA misyonudur.

Bir notta! Dış gezegenler veya güneş dışı gezegenler, güneş sisteminin dışında bulunan gezegenlerdir. Bu gök cisimlerinin incelenmesi uzun süredir araştırmacılar için erişilemez durumdaydı; yıldızların aksine bunlar çok küçük ve sönüktü.

NASA, tüm programını Dünya'ya benzer koşullara sahip dış gezegenlerin araştırılmasına adadı. Üç aşamadan oluşur. Baş Araştırmacı, Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü'nden George Ricker. Kavli projeyi "yüzyılın misyonu" olarak nitelendirdi.

Uydu 2006 yılında bir görev olarak önerildi. Başlangıç, Kavli Vakfı, Google gibi tanınmış şirketlerin sponsorluğunu üstlendi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü de girişimi destekledi.

TESS, 2013 yılında NASA'nın Explorer programına dahil edildi. TESS 2 yıllığına tasarlanmıştır. Uzay aracının ilk yıl Güney Yarımküre'yi, ikinci yıl ise Kuzey Yarımküre'yi keşfetmesi bekleniyor.

Misyona liderlik eden Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT), yaptığı açıklamada, "TESS, Dünya ile karşılaştırılabilir boyutlarda düzinelerce dahil olmak üzere her boyutta binlerce ötegezegenin keşfedilmesini öngörüyor" dedi.

Teleskopun amaçları ve hedefleri

Uydu, NASA'nın 2009 yılında fırlatılan Keppler Uzay Teleskobu'nun başarılı misyonunun devamı niteliğinde.
Kepler gibi TESS de yıldızların parlaklığındaki değişikliklere göre arama yapacak. Bir dış gezegen bir yıldızın önünden geçtiğinde (geçiş olarak adlandırılır), yıldızın yaydığı ışığı kısmen engeller.

Parlaklıktaki bu düşüşler, bir veya daha fazla gezegenin yıldızın etrafında döndüğünü gösterebilir.

Ancak Keppler'den farklı olarak yeni görev, 100 kat daha parlak yıldızlara odaklanacak, ayrıntılı çalışma için en uygun olanları seçecek ve gelecekteki görevler için hedefleri belirleyecek.

TESS, 24'e 96 derecelik bir alana sahip 26 sektöre bölünmüş gökyüzünü tarayacak. Uzay aracında bulunan güçlü kameralar, her sektördeki yıldızların ışığındaki en ufak değişiklikleri kaydedecek.

Proje lideri Ricker, ekibin görev sırasında birkaç bin gezegen keşfetmeyi beklediğini belirtti. "Bu görev daha geniş kapsamlıdır ve ötegezegenlerin tespitinin ötesine geçmektedir. TESS'ten elde edilen görüntüler astrofizik alanında bir takım keşifler yapmamıza olanak sağlayacak" diye ekledi.

Özellikler ve Spesifikasyonlar

TESS teleskopu selefi Keppler'den daha gelişmiştir. Aynı hedefe sahipler, her ikisi de "transit" arama tekniğini kullanıyor, ancak yetenekleri farklı.

İki binden fazla dış gezegeni tanıyan Keppler, asıl görevini gökyüzünün dar bir bölümünü gözlemleyerek geçirdi. TESS'in neredeyse 20 kat daha geniş bir görüş alanı vardır ve bu da onun daha fazla gök nesnesini tespit etmesine olanak tanır.

James Webb Uzay Teleskobu, dış gezegenlerin incelenmesinde bir sonraki görevi üstlenecek.

Webb, TESS tarafından tanımlanan nesneleri su buharı, metan ve diğer atmosferik gazların varlığı açısından daha ayrıntılı olarak tarayacak. 2019 yılında yörüngeye fırlatılması planlanıyor. Bu görev son görev olmalı.

Teçhizat

NASA'ya göre güneş enerjisiyle çalışan uzay aracında dört adet geniş açılı optik refraktör teleskop bulunuyor. Dört cihazın her biri, 600 ila 1000 nanometre arasındaki spektral aralıkta çalışabilen, 67,2 megapiksel çözünürlüklü yerleşik yarı iletken kameralara sahiptir.

Modern ekipman tüm gökyüzünün geniş bir görünümünü sağlamalıdır. Teleskoplar belirli bir bölgeyi 27 ila 351 gün boyunca gözlemleyecek ve ardından iki yıl boyunca her iki yarıküreyi arka arkaya geçerek bir sonrakine geçecek.

İzleme verileri üç ay boyunca uyduda işlenecek ve saklanacak. Cihaz Dünya'ya yalnızca bilimsel açıdan ilgi çekici olabilecek verileri iletecek.

Yörüngeye dön ve fırlat

Ekibin en zor görevlerinden biri uzay aracının benzersiz yörüngesini hesaplamaktı.

Cihaz, Dünya çevresinde yüksek eliptik bir yörüngeye fırlatılacak; Ay'ın kendi turunu tamamlaması sırasında Dünya'nın etrafında iki kez tur atacak. Bu tür yörünge en kararlı olanıdır. Uyduyu devre dışı bırakabilecek herhangi bir uzay enkazı veya güçlü radyasyon yok. Cihaz, yer hizmetleriyle kolaylıkla veri alışverişi yapacak.

Lansman tarihleri

Bununla birlikte, bir eksi de var - böyle bir yörünge, fırlatma zamanlamasını sınırlandırıyor: Ay'ın yörüngesiyle senkronize olması gerekiyor. Geminin Mart'tan Haziran'a kadar küçük bir "penceresi" kaldı, eğer bu son tarihi kaçırırsa misyon planlanan görevlerini tamamlayamayacaktır.

1. NASA'nın yayınlanan bütçesine göre, ötegezegen teleskopunun 2018'de bakımının ajansa yaklaşık 27,5 milyon dolara mal olacağı ve toplam proje maliyetinin ise 321 milyon dolar olacağı belirtiliyor.
2. Uzay aracı daha önce hiç kullanılmamış bir yörüngede olacak. P/2 adı verilen eliptik yörünge, Ay'ın yörünge periyodunun tam yarısı kadardır. Bu, TESS'in her 13,7 günde bir Dünya'nın etrafında döneceği anlamına geliyor.
3. Elon Musk'un havacılık şirketi, uydu fırlatma hakkı konusunda Boeng ile ciddi bir rekabete göğüs gerdi. İstatistikler ve NASA taraftaydı
4. Yerleşik teleskoplardan optik alıcılara kadar aletlerin geliştirilmesi Google tarafından finanse edildi.

TESS'in binlerce ötegezegen adayını keşfetmesi bekleniyor. Bu, gökbilimcilerin gezegen sistemlerinin yapısını daha iyi anlamalarına yardımcı olacak ve güneş sistemimizin nasıl oluştuğuna dair içgörü sağlayacak.

Teleskoplar nasıl ortaya çıktı?

İlk teleskop 17. yüzyılın başında ortaya çıktı: birkaç mucit aynı anda teleskopları icat etti. Bu tüpler dışbükey bir merceğin özelliklerine dayanıyordu (veya aynı zamanda içbükey ayna olarak da adlandırıldığı gibi), Tüp içinde mercek görevi görür: Mercek, ışık ışınlarını odağa getirir ve tüpün diğer ucunda bulunan göz merceğinden izlenebilen büyütülmüş bir görüntü elde edilir. Teleskoplar için önemli bir tarih 7 Ocak 1610'dur; daha sonra İtalyan Galileo Galilei ilk önce teleskopu gökyüzüne doğrulttu ve bu şekilde onu teleskopa dönüştürdü. Galileo'nun teleskopu çok küçüktü, uzunluğu bir metrenin biraz üzerindeydi ve mercek çapı 53 mm idi. O zamandan beri teleskopların boyutları sürekli olarak arttı. Gözlemevlerinde bulunan gerçekten büyük teleskoplar 20. yüzyılda inşa edilmeye başlandı. Günümüzün en büyük optik teleskopu, Kanarya Adaları'ndaki gözlemevinde bulunan ve lens çapı 10 metreye kadar çıkan Büyük Kanarya Teleskobu'dur.

Bütün teleskoplar aynı mıdır?

HAYIR. Ana teleskop türü optiktir; ya bir mercek, bir içbükey ayna ya da bir dizi ayna ya da bir ayna ve bir merceği birlikte kullanırlar. Bu teleskopların tümü görünür ışıkla çalışır; yani gezegenlere, yıldızlara ve galaksilere çok keskin bir insan gözünün baktığı gibi bakarlar. Dünyadaki tüm nesneler radyasyona sahiptir ve görünür ışık, bu radyasyonların spektrumunun yalnızca küçük bir kısmıdır. Uzaya yalnızca onun aracılığıyla bakmak, etrafımızdaki dünyayı siyah beyaz görmekten bile daha kötü; bu şekilde birçok bilgiyi kaybederiz. Bu nedenle, farklı prensiplerle çalışan teleskoplar vardır: örneğin, radyo dalgalarını yakalayan radyo teleskopları veya gama ışınlarını yakalayan teleskoplar - uzaydaki en sıcak nesneleri gözlemlemek için kullanılırlar. Ayrıca ultraviyole ve kızılötesi teleskoplar da vardır, bunlar güneş sistemi dışındaki yeni gezegenleri keşfetmek için çok uygundur: parlak yıldızların görünür ışığında etraflarında dönen küçük gezegenleri görmek imkansızdır, ancak ultraviyole ve kızılötesi ışıkta bu çok daha kolaydır.

Neden teleskoplara ihtiyacımız var?

İyi soru! Bunu daha önce sormalıydım. Uzaya ve hatta diğer gezegenlere cihazlar gönderiyoruz, onlar hakkında bilgi topluyoruz, ancak astronomi çoğunlukla benzersiz bir bilimdir çünkü doğrudan erişimi olmayan nesneleri inceler. Uzay hakkında bilgi edinmenin en iyi aracı teleskoptur. İnsan gözünün erişemeyeceği dalgaları, en küçük detayları görür ve ayrıca gözlemlerini kaydeder - daha sonra bu kayıtların yardımıyla gökyüzündeki değişiklikleri fark edebilirsiniz.

Modern teleskoplar sayesinde yıldızları, gezegenleri ve galaksileri iyi anlıyoruz ve hatta daha önce bilim tarafından bilinmeyen varsayımsal parçacıkları ve dalgaları bile tespit edebiliyoruz: örneğin karanlık madde (bunlar Evrenin %73'ünü oluşturan gizemli parçacıklardır) veya yerçekimi dalgaları (Birbirlerine 3000 km uzaklıkta bulunan iki gözlemevinden oluşan LIGO gözlemevini kullanarak bunları tespit etmeye çalışıyorlar). Bu amaçlar için, teleskopları diğer tüm cihazlarda olduğu gibi ele almak en iyisidir; onları uzaya gönderin.

Neden uzaya teleskop gönderelim?

Dünyanın yüzeyi uzayı gözlemlemek için en iyi yer değil. Gezegenimiz çok fazla parazit yaratıyor. Birincisi, bir gezegenin atmosferindeki hava bir mercek gibi davranır: gök cisimlerinden gelen ışığı rastgele, öngörülemeyen şekillerde büker ve onları görme şeklimizi bozar. Ayrıca atmosfer birçok radyasyon türünü emer: örneğin kızılötesi ve ultraviyole dalgalar. Bu girişimi aşmak için uzaya teleskoplar gönderilir. Doğru, bu çok pahalı, bu yüzden nadiren yapılıyor: Tarih boyunca uzaya farklı boyutlarda yaklaşık 100 teleskop gönderdik - aslında bu yeterli değil, Dünya'daki büyük optik teleskoplar bile birkaç kat daha büyük. En ünlü uzay teleskobu Hubble'dır ve 2018'de fırlatılacak olan James Webb Teleskobu da onun devamı niteliğinde olacaktır.

Ne kadar pahalı?

Güçlü bir uzay teleskopu çok pahalıdır. Geçtiğimiz hafta, dünyanın en ünlü uzay teleskobu Hubble'ın fırlatılışının 25. yıldönümü kutlandı. Tüm dönem boyunca buna yaklaşık 10 milyar dolar tahsis edildi; Bu paranın bir kısmı onarımlara gidiyor çünkü Hubble'ın düzenli olarak onarılması gerekiyordu (2009'da bunu yapmayı bıraktılar ama teleskop hala çalışıyor). Teleskop fırlatıldıktan kısa bir süre sonra aptalca bir şey oldu: çektiği ilk görüntüler beklenenden çok daha kötü kalitedeydi. Hesaplamalardaki küçük bir hata nedeniyle Hubble aynasının yeterince düz olmadığı ve bunu düzeltmek için bütün bir astronot ekibinin gönderilmesi gerektiği ortaya çıktı. Yaklaşık 8 milyon dolara mal oldu.James Webb teleskobunun fiyatı değişebilir ve muhtemelen lansmana yaklaştıkça artacaktır, ancak şu ana kadar yaklaşık 8 milyar dolar oldu ve her kuruşuna değer.

Özel olan ne
James Webb Teleskobu'nda mı?

İnsanlık tarihinin en etkileyici teleskopu olacak. Proje 90'lı yılların ortalarında tasarlandı ve şimdi nihayet son aşamasına yaklaşıyor. Teleskop Dünya'dan 1,5 milyon km uçacak ve Güneş'in etrafındaki yörüngeye, daha doğrusu Güneş ve Dünya'dan ikinci Lagrange noktasına girecek - burası iki nesnenin çekim kuvvetlerinin dengelendiği ve dolayısıyla üçüncü nesnenin olduğu yer. (bu durumda bir teleskop) hareketsiz kalabilir. James Webb teleskopu bir rokete sığmayacak kadar büyük olduğundan katlanmış halde uçacak ve dönüşen bir çiçek gibi uzayda açılacaktır; şuna bak video bunun nasıl olacağını anlamak için.

Böylece tarihteki tüm teleskoplardan daha uzağa bakabilecek: Dünya'dan 13 milyar ışık yılı uzaklığa. Işık, tahmin edebileceğiniz gibi ışık hızında hareket ettiği için gördüğümüz nesneler geçmişte kalmıştır. Kabaca söylemek gerekirse, bir yıldıza teleskopla baktığınızda, onun onlarca, yüzlerce, binlerce yıl önceki halini görürsünüz. Dolayısıyla James Webb Teleskobu ilk yıldızları ve galaksileri Büyük Patlama'dan sonraki halleriyle görecek. Bu çok önemli: Galaksilerin nasıl oluştuğunu, yıldızların ve gezegen sistemlerinin nasıl ortaya çıktığını daha iyi anlayacağız, yaşamın kökenini daha iyi anlayabileceğiz. Belki James Webb Teleskobu dünya dışı yaşamı keşfetmemize bile yardımcı olabilir. Bir şey var: Görev sırasında pek çok şey ters gidebilir ve teleskop Dünya'dan çok uzakta olacağından, Hubble'da olduğu gibi onu düzeltmeye göndermek imkansız olacaktır.

Bütün bunların pratik anlamı nedir?

Bu, özellikle astronomiye ne kadar para harcandığı göz önüne alındığında, astronomi hakkında sıklıkla sorulan bir sorudur. Bunun iki cevabı var: Birincisi, her şeyin, özellikle de bilimin açık bir pratik anlamı olmamalıdır. Astronomi ve teleskoplar insanlığın Evrendeki yerini ve genel olarak dünyanın yapısını daha iyi anlamamıza yardımcı olur. İkincisi, astronominin hala pratik faydaları var. Astronomi doğrudan fizikle ilgilidir: Astronomiyi anlayarak fiziği çok daha iyi anlarız çünkü Dünya'da gözlemlenemeyen fiziksel olaylar vardır. Örneğin gökbilimciler karanlık maddenin varlığını kanıtlarsa bu fiziği büyük ölçüde etkileyecektir. Ayrıca uzay ve astronomi için icat edilen birçok teknoloji günlük yaşamda kullanılmaktadır: artık televizyondan GPS navigasyonuna kadar her şey için kullanılan uyduları düşünün. Son olarak, astronomi gelecekte çok önemli olacak: hayatta kalmak için insanlığın Güneş'ten enerji ve asteroitlerden mineral alması, diğer gezegenlere yerleşmesi ve muhtemelen yabancı uygarlıklarla iletişim kurması gerekecek - eğer biz bunu yapmazsak tüm bunlar imkansız olacak. Şimdi astronomi ve teleskopları geliştirin.

Yıldızları nerede görebiliriz?

Tamamen makul bir soru: neden teleskopları uzaya yerleştirelim? Her şey çok basit; Uzaydan daha iyi görebilirsiniz. Bugün Evreni incelemek için Dünya'da elde edilmesi imkansız olan çözünürlüğe sahip teleskoplara ihtiyacımız var. Teleskopların uzaya fırlatılmasının nedeni budur.

Farklı görüş türleri

Bu cihazların hepsinin farklı “vizyonu” var. Bazı teleskop türleri uzay nesnelerini kızılötesi ve ultraviyole aralığında, diğerleri ise X-ışını aralığında inceler. Evrenin derinlemesine incelenmesi için giderek daha gelişmiş uzay sistemlerinin yaratılmasının nedeni budur.

Hubble uzay teleskobu

Hubble Uzay Teleskobu (HST)
Hubble teleskopu, alçak Dünya yörüngesindeki tam bir uzay gözlemevidir. NASA ve Avrupa Uzay Ajansı yaratılışı üzerinde çalıştı. Teleskop 1990 yılında yörüngeye fırlatıldı ve şu anda yakın kızılötesi ve ultraviyole aralığında gözlem yapan en büyük optik cihazdır.

Hubble, yörüngedeki çalışması sırasında Dünya'ya 22 bin farklı gök nesnesinin (gezegenler, yıldızlar, galaksiler, bulutsular) 700 binden fazla görüntüsünü gönderdi. Binlerce gökbilimci bunu Evrende meydana gelen süreçleri gözlemlemek için kullandı. Böylece Hubble'ın yardımıyla yıldızların etrafında birçok proto-gezegen oluşumu keşfedildi, Jüpiter, Satürn ve diğer gezegenlerdeki auroralar gibi olayların benzersiz fotoğrafları ve daha birçok paha biçilmez bilgi elde edildi.

Chandra X-ışını Gözlemevi

Chandra X-ışını Gözlemevi
Chandra Uzay Teleskobu 23 Temmuz 1999'da uzaya fırlatıldı. Ana görevi uzayın çok yüksek enerjili bölgelerinden yayılan X ışınlarını gözlemlemektir. Bu tür araştırmalar, Evrenin evrimini anlamak ve modern bilimin en büyük gizemlerinden biri olan karanlık enerjinin doğasını incelemek açısından büyük önem taşıyor. Bugüne kadar X-ışını aralığında araştırma yapan düzinelerce cihaz uzaya fırlatıldı, ancak yine de Chandra bu alanda en güçlü ve etkili cihaz olmaya devam ediyor.

Spitzer Spitzer Uzay Teleskobu, 25 Ağustos 2003'te NASA tarafından fırlatıldı. Görevi, soğuyan yıldızları ve dev moleküler bulutları görebileceğiniz kızılötesi aralıkta Kozmos'u gözlemlemektir. Dünya'nın atmosferi kızılötesi radyasyonu emer, bu da bu tür uzay nesnelerinin Dünya'dan gözlemlenmesini neredeyse imkansız hale getirir.

Kepler Kepler teleskopu 6 Mart 2009'da NASA tarafından fırlatıldı. Özel amacı dış gezegenleri aramaktır. Teleskopun görevi 3,5 yıl boyunca 100 binden fazla yıldızın parlaklığını izlemek ve bu süre zarfında güneşlerinden yaşamın ortaya çıkmasına uygun uzaklıkta bulunan Dünya benzeri gezegenlerin sayısını belirlemek zorunda. Bu gezegenlerin ve yörüngelerinin şekillerinin ayrıntılı bir tanımını oluşturun, gezegen sistemlerine sahip yıldızların özelliklerini inceleyin ve çok daha fazlasını yapın. Kepler bugüne kadar beş yıldız sistemi ve 140'ı Dünya'ya benzer özelliklere sahip yüzlerce yeni gezegen tespit etti.

James Webb Uzay Teleskobu

James Webb Uzay Teleskobu (JWST)
Hubble ömrünün sonuna geldiğinde yerini JWST uzay teleskobunun alacağı varsayılıyor. 6,5 m çapında devasa bir ayna ile donatılacak olan cihazın amacı, Büyük Patlama sonucu ortaya çıkan ilk yıldızları ve galaksileri tespit etmektir.
Uzayda neler göreceğini ve bunun hayatımızı nasıl etkileyeceğini hayal etmek bile zor.

Teleskobun 2009'daki son bakım görevi sırasında çekilen kanonik fotoğrafı.

25 yıl önce, 24 Nisan 1990'da uzay mekiği Discovery, taşıma bölümünde NASA'ya zafer getirecek ve astronominin birçok alanının gelişmesi için katalizör olacak alışılmadık bir kargo taşıyarak onuncu uçuşunu yapmak üzere Cape Canaveral'dan yola çıktı. . Böylece dünyanın belki de en ünlü astronomi aracı olan Hubble Uzay Teleskobu'nun 25 yıllık misyonu başladı.

Ertesi gün, yani 25 Nisan 1990, kargo ambarının kapıları açıldı ve özel bir manipülatör, teleskopu bölmenin dışına kaldırdı. Hubble yolculuğuna Dünya'dan 612 km yükseklikte başladı. Cihazın fırlatılma süreci birkaç IMAX kamerayla filme alındı ​​ve daha sonraki onarım görevlerinden biriyle birlikte Destiny in Space (1994) filmine dahil edildi. Teleskop birkaç kez daha IMAX film yapımcılarının dikkatini çekti ve Hubble: Uzay ve Zamandaki Galaksiler (2004) ve Hubble 3D (2010) filmlerinin kahramanı oldu. Ancak popüler bilim sineması hoştur ama yine de yörüngesel gözlemevinin çalışmasının bir yan ürünüdür.

Uzay teleskoplarına neden ihtiyaç duyulur?

Optik astronominin temel sorunu Dünya atmosferinin neden olduğu girişimdir. Büyük teleskoplar uzun zamandır dağların yükseklerinde, büyük şehirlerden ve sanayi merkezlerinden uzakta inşa ediliyor. Uzaklık, hem gerçek hem de hafif duman (gece gökyüzünün yapay ışık kaynakları tarafından aydınlatılması) sorununu kısmen çözmektedir. Yüksek rakımda yer alması, teleskopların çözünürlüğünü sınırlayan atmosferik türbülansın etkisinin azaltılmasına ve gözlem için uygun gece sayısının arttırılmasına olanak sağlar.

Daha önce bahsedilen rahatsızlıklara ek olarak, dünya atmosferinin ultraviyole, x-ışını ve gama aralıklarındaki şeffaflığı arzu edilenin çok ötesindedir. Kızılötesi spektrumda da benzer sorunlar gözlenmektedir. Yerdeki gözlemcilerin önündeki bir diğer engel de gökyüzünün mavi rengini açıklayan Rayleigh saçılımıdır. Bu fenomen nedeniyle, gözlemlenen nesnelerin spektrumu bozularak kırmızıya kayıyor.

Discovery mekiğinin kargo bölümünde Hubble. IMAX kameralarından birinden görüntü.

Ancak yine de asıl sorun, dünya atmosferinin heterojenliği, farklı yoğunluklara sahip alanların varlığı, hava hızları vb. Çıplak gözle görülebilen, yıldızların iyi bilinen parıltısına yol açan da bu olaylardır. Büyük teleskopların çok metrelik optikleri ile sorun daha da kötüleşiyor. Sonuç olarak, aynanın boyutundan ve teleskop açıklığından bağımsız olarak yer tabanlı optik cihazların çözünürlüğü yaklaşık 1 yay saniyesi ile sınırlıdır.

Teleskobu uzaya çıkarmak, tüm bu sorunlardan kaçınmanıza ve çözünürlüğü bir miktar artırmanıza olanak tanır. Örneğin ayna çapı 2,4 m olan Hubble teleskobunun teorik çözünürlüğü 0,05 ark saniye, gerçek çözünürlüğü ise 0,1 saniyedir.

Hubble Projesi. Başlangıç

Bilim adamları ilk kez, uzay çağının başlangıcından çok önce, geçen yüzyılın 30'lu yıllarında, astronomik aletlerin Dünya atmosferinin ötesine aktarılmasının olumlu etkisinden bahsetmeye başladılar. Dünya dışı gözlemevleri yaratma meraklılarından biri astrofizikçi Lyman Spitzer'di. Böylece, 1946'daki bir makalesinde uzay teleskoplarının temel avantajlarını kanıtladı ve 1962'de ABD Ulusal Bilimler Akademisi'nin böyle bir cihazın geliştirilmesini uzay programına dahil etmesini öneren bir rapor yayınladı. Beklendiği gibi, 1965 yılında Spitzer, bu kadar büyük bir uzay teleskobunun bilimsel görev yelpazesini belirleyen komitenin başına geçti. Daha sonra 2003 yılında fırlatılan, 85 santimetre ana aynaya sahip Spitzer Uzay Teleskobu (SIRTF) kızılötesi uzay teleskobu, bilim insanının adını almıştır.

Spitzer kızılötesi teleskop.

İlk dünya dışı gözlemevi, uzay çağının başlangıcından sadece 5 yıl sonra, 1962'de güneşi incelemek üzere başlatılan Yörüngeli Güneş Gözlemevi 1'di (OSO 1). Toplamda, 1962'den 1975'e kadar OSO programı kapsamında. 8 cihaz oluşturuldu. Ve 1966'da, buna paralel olarak, 1966-1972'de çerçevesinde başka bir program başlatıldı - Yörüngeli Astronomik Gözlemevi (OAO). Yörüngedeki dört ultraviyole ve X-ışını teleskopu fırlatıldı. İlk başta sadece Büyük Yörüngeli Teleskop veya Büyük Uzay Teleskobu olarak adlandırılan büyük bir uzay teleskopunun yaratılmasının başlangıç ​​noktası, OAO görevlerinin başarısıydı. Cihaz, Amerikalı gökbilimci ve kozmolog Edwin Hubble'ın onuruna Hubble adını ancak 1983'te aldı.

Başlangıçta, 3 metrelik ana aynaya sahip bir teleskop inşa edilmesi ve onu 1979'da yörüngeye teslim etmesi planlandı. Üstelik teleskopun doğrudan uzayda servis edilebilmesi için gözlemevi hemen geliştirildi ve burada Uzay Mekiği programı, paralel olarak gelişen, çok kullanışlı oldu, ilk uçuşu 12 Nisan 1981'de gerçekleşti. Kabul edelim, modüler tasarım harika bir çözümdü - mekikler, ekipmanı onarmak ve geliştirmek için teleskopa beş kez uçtu.

Ve sonra para arayışı başladı. Kongre ya finansmanı reddetti ya da yeniden fon tahsis etti. NASA ve bilim camiası, Büyük Uzay Teleskobu projesi için ülke çapında benzeri görülmemiş bir lobicilik programı başlattı; bu program, yasa koyuculara toplu mektupların (daha sonra kağıt) gönderilmesini, bilim adamlarının kongre üyeleri ve senatörlerle kişisel toplantılarını vb. içeriyordu. Nihayet 1978'de Kongre ilk 36 milyon doları tahsis etti ve Avrupa Uzay Topluluğu (ESA) da masrafların bir kısmını karşılamayı kabul etti. Gözlemevinin tasarımına başlandı ve yeni lansman tarihi 1983 olarak belirlendi.

Kahraman için ayna

Optik teleskopun en önemli parçası aynadır. Bir uzay teleskopunun aynası, karasal benzerlerine göre daha yüksek çözünürlüğü nedeniyle özel gereksinimlere sahipti. 2,4 m çapındaki ana Hubble aynası üzerindeki çalışmalar 1979'da başladı ve yüklenici olarak Perkin-Elmer seçildi. Daha sonraki olayların gösterdiği gibi, bu ölümcül bir hataydı.

Ön kalıp olarak Corning'in ultra düşük termal genleşme katsayılı camı kullanıldı. Evet, akıllı telefonlarınızın ekranlarını koruyan Gorilla Glass'tan bildiğiniz şeyin aynısı. Yeni çıkan CNC makinelerinin ilk kez kullanıldığı cilalamanın hassasiyeti, kırmızı ışığın dalga boyunun 1/65'i, yani 10 nm olmak zorundaydı. Daha sonra aynanın 65 nm'lik bir alüminyum tabakası ve 25 nm kalınlığında koruyucu bir magnezyum florür tabakası ile kaplanması gerekiyordu. Perkin-Elmer'in yeterliliğinden şüphe duyan ve yeni teknolojinin kullanımıyla ilgili sorunlardan korkan NASA, eş zamanlı olarak Kodak'a geleneksel yöntemle yapılmış bir yedekleme aynası da sipariş etti.

Perkin-Elmer tesisinde Hubble ana aynasının parlatılması, 1979.

NASA'nın korkularının asılsız olduğu ortaya çıktı. Ana aynanın cilalanması 1981'in sonuna kadar devam etti, bu nedenle fırlatma önce 1984'e, ardından optik sistemin diğer bileşenlerinin üretimindeki gecikmeler nedeniyle Nisan 1985'e ertelendi. Perkin-Elmer'deki gecikmeler felaket boyutlarına ulaştı. Lansman, önce Mart'a, ardından Eylül 1986'ya olmak üzere iki kez daha ertelendi. Aynı zamanda, o zamana kadar toplam proje bütçesi zaten 1.175 milyar dolardı.

Felaket ve beklenti

28 Ocak 1986'da, Cape Canaverel üzerindeki uçuşunun 73. saniyesinde Challenger uzay mekiği, içindeki yedi astronotla birlikte patladı. Amerika Birleşik Devletleri iki buçuk yıl boyunca insanlı uçuşları durdurdu ve Hubble'ın fırlatılması süresiz olarak ertelendi.

Uzay Mekiği uçuşları 1988'de yeniden başladı ve aracın fırlatılması artık orijinal tarihten 11 yıl sonra, 1990'da planlandı. Dört yıl boyunca, yerleşik sistemleri kısmen açık olan teleskop, yapay atmosfere sahip özel bir odada saklandı. Benzersiz cihazı tek başına saklamanın maliyeti ayda yaklaşık 6 milyon dolardı! Lansman sırasında, bir uzay laboratuvarı oluşturmanın toplam maliyetinin planlanan 400 milyon dolar yerine 2,5 milyar dolar olduğu tahmin ediliyordu.Bugün enflasyon dikkate alındığında bu 10 milyar doların üzerinde!

Bu zorunlu gecikmenin olumlu yönleri de vardı; geliştiricilere uyduyu tamamlamak için ek süre verildi. Böylece, güneş panelleri daha verimli olanlarla değiştirildi (bu, gelecekte iki kez daha yapılacaktı, ancak bu sefer uzayda yapılacaktı), araç bilgisayarı modernize edildi ve yer tabanlı yazılım iyileştirildi. 1986 yılına gelindiğinde tamamen hazırlıksızdı. Eğer teleskop aniden uzaya zamanında çıkarılsaydı, yer hizmetleri onunla çalışamazdı. NASA'da bile özensizlik ve maliyet aşımları yaşanıyor.

Ve son olarak 24 Nisan 1990'da Discovery, Hubble'ı uzaya fırlattı. Astronomik gözlem tarihinde yeni bir aşama başladı.

Şanssız Şanslı Teleskop

Bunun Hubble'ın talihsiz macerasının sonu olduğunu düşünüyorsanız çok yanılıyorsunuz. Sorunlar fırlatma sırasında başladı; güneş panellerinden biri açılmayı reddetti. Astronotlar uzay kıyafetlerini giyip sorunu çözmek için uzaya gitmeye hazırlanırken panel serbest kaldı ve uygun yerini aldı. Ancak bu sadece başlangıçtı.

Canadarm manipülatörü Hubble'ı serbest uçuşa bırakıyor.

Kelimenin tam anlamıyla teleskopla çalışmaya başladıkları ilk günlerde, bilim adamları Hubble'ın keskin bir görüntü üretemediğini ve çözünürlüğünün dünya tabanlı teleskoplardan çok da üstün olmadığını keşfettiler. Milyarlarca dolarlık projenin başarısız olduğu ortaya çıktı. Perkin-Elmer'in yalnızca teleskopun optik sisteminin üretimini uygunsuz bir şekilde geciktirmekle kalmayıp, aynı zamanda ana aynayı cilalayıp takarken de ciddi bir hata yaptığı kısa sürede anlaşıldı. Aynanın kenarlarında belirtilen şekilden sapma 2 mikrondu, bu da güçlü küresel sapmanın ortaya çıkmasına ve çözünürlüğün planlanan 0,1 yerine 1 yay saniyeye düşmesine yol açtı.

Hatanın nedeni Perkin-Elmer için kesinlikle utanç vericiydi ve şirketin varlığına son vermesi gerekiyordu. Büyük asferik aynaları kontrol etmek için özel bir optik cihaz olan ana sıfır düzeltici yanlış takılmış - merceği doğru konumdan 1,3 mm kaydırılmıştır. Cihazı monte eden teknisyen, lazer ölçüm aletiyle çalışırken bir hata yaptı ve mercek ile onu destekleyen yapı arasında beklenmedik bir boşluk keşfettiğinde, bunu sıradan bir metal pul kullanarak telafi etti.

Ancak Perkin-Elmer, katı kalite kontrol düzenlemelerini ihlal ederek, küresel sapmanın varlığını gösteren ek sıfır düzelticilerin okumalarını basitçe göz ardı etmeseydi, sorun önlenebilirdi. Yani bir kişinin hatası ve Perkin-Elmer yöneticilerinin dikkatsizliği nedeniyle milyarlarca dolarlık bir proje askıda kaldı.

NASA'nın Kodak tarafından yapılmış bir yedek aynası olmasına ve teleskopun yörüngede bakımı yapılacak şekilde tasarlanmış olmasına rağmen, ana bileşenin uzayda değiştirilmesi mümkün değildi. Sonuç olarak, optik bozulmaların kesin büyüklüğü belirlendikten sonra, bunları telafi etmek için özel bir cihaz geliştirildi - Düzeltici Optik Uzay Teleskobu Eksenel Değişimi (COSTAR). Basitçe söylemek gerekirse, optik sistem için mekanik bir yamadır. Bunu kurmak için Hubble'daki bilimsel cihazlardan birinin sökülmesi gerekiyordu; Danışmanın ardından bilim insanları yüksek hızlı fotometreyi feda etmeye karar verdi.

Astronotlar, ilk onarım görevi sırasında Hubble'ın bakımını yapıyor.

Endeavour mekiğinin onarım görevi 2 Aralık 1993'e kadar başlamadı. Bunca zaman boyunca Hubble, küresel sapmanın büyüklüğünden bağımsız olarak ölçümler ve araştırmalar gerçekleştirdi; buna ek olarak gökbilimciler, bazı çarpıklıkları telafi eden oldukça etkili bir işlem sonrası algoritma geliştirmeyi başardılar. Bir cihazı söküp COSTAR'ı kurmak, 5 günlük çalışma ve 5 uzay yürüyüşü, toplam 35 saat sürdü! Görevden önce astronotlar, Hubble'a hizmet vermek için yaratılmış yaklaşık yüz benzersiz aleti kullanmayı öğrendiler. COSTAR kurulumunun yanı sıra teleskobun ana kamerası da değiştirildi. Hem düzeltme cihazının hem de yeni kameranın, karşılık gelen kütleye sahip büyük bir buzdolabı boyutunda cihazlar olduğunu anlamakta fayda var. 800x800 piksel çözünürlüklü 4 adet Texas Instruments CCD sensörüne sahip Geniş Alan/Gezegen Kamerası yerine NASA Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından tasarlanan yeni sensörlere sahip Geniş Alan ve Gezegen Kamerası 2 takıldı. Dört matrisin çözünürlüğü öncekine benzer olmasına rağmen, özel düzenlemeleri nedeniyle daha küçük bir görüş açısıyla daha yüksek çözünürlük elde edildi. Aynı zamanda Hubble'ın yerini güneş panelleri ve bunları kontrol eden elektronikler, durum kontrol sistemi için dört jiroskop, birkaç ek modül vb. aldı. Zaten 13 Ocak 1994'te NASA, halka uzay nesnelerinin çok daha net görüntülerini gösterdi.

M100 galaksisinin COSTAR kurulumundan önceki ve sonraki görüntüsü.

Sorun yalnızca bir onarım göreviyle sınırlı değildi; mekikler Hubble'a beş kez (!) uçtu, bu da gözlemevini ISS ve Sovyet yörünge istasyonlarının yanı sıra en çok ziyaret edilen yapay dünya dışı nesne haline getirdi.

Bir dizi bilimsel aletin ve araç üstü sistemin değiştirildiği ikinci servis görevi Şubat 1997'de gerçekleşti. Astronotlar yine beş kez uzaya çıktılar ve gemide toplam 33 saat geçirdiler.

Üçüncü onarım görevi iki parçaya bölündü ve ilkinin programın gerisinde tamamlanması gerekiyordu. Gerçek şu ki, Hubble'ın altı konum kontrol sistemi jiroskopundan üçü başarısız oldu ve bu da teleskopun bir hedefe yönlendirilmesini zorlaştırdı. Dördüncü jiroskop, onarım ekibinin başlamasından bir hafta önce "öldü" ve uzay gözlemevini kontrol edilemez hale getirdi. Keşif ekibi, 19 Aralık 1999'da teleskopu kurtarmak için yola çıktı. Astronotlar altı jiroskopun tamamını değiştirdiler ve yerleşik bilgisayarı yükselttiler.

Hubble'ın ilk yerleşik bilgisayarı DF-224'tü.

1990 yılında Hubble, 80'li yıllarda NASA tarafından yaygın olarak kullanılan DF-224 yerleşik bilgisayarını piyasaya sürdü (unutmayın, gözlemevinin tasarımı 70'li yıllarda yaratılmıştı). Rockwell Autonetics tarafından üretilen, 50 kg ağırlığında ve 45x45x30 cm ölçülerinde olan bu sistem, 1,25 MHz frekanslı üç işlemciyle donatılmıştı, ikisi yedek olarak değerlendirildi ve ana ve ilk yedeklemenin arızalanması durumunda dönüşümlü olarak açıldı. CPU'lar. Sistem 48K kiloword (bir kelime 32 byte'a eşittir) hafıza kapasitesiyle donatılmıştı ve bir seferde yalnızca 32 kiloword kullanılabiliyordu.

Doğal olarak, 90'lı yılların ortalarında, böyle bir mimari zaten umutsuzca modası geçmişti, bu nedenle bir servis görevi sırasında DF-224'ün yerini, 25 MHz saat frekansına sahip, radyasyona karşı korumalı özel bir Intel i486 yongasına dayanan bir sistem aldı. Yeni bilgisayar DF-224'ten 20 kat daha hızlıydı ve 6 kat daha fazla RAM'e sahipti, bu da birçok görevin hızlandırılmasını ve modern programlama dillerinin kullanılmasını mümkün kılıyordu. Bu arada, uzay teknolojisinde kullanım da dahil olmak üzere gömülü sistemler için Intel i486 yongaları Eylül 2007'ye kadar üretildi!

Bir astronot, Dünya'ya dönmek için bant sürücüsünü Hubble'dan çıkarıyor.

Yerleşik veri depolama sistemi de değiştirildi. Hubble'ın orijinal tasarımında, 70'lerden kalma, arka arkaya 1,2 GB veri depolama kapasitesine sahip, makaradan makaraya bir sürücüydü. İkinci onarım görevi sırasında, bu "makaradan makaraya kayıt cihazlarından" biri, bir SSD sürücüsüyle değiştirildi. Üçüncü görev sırasında ikinci “bobin” de değiştirildi. SSD, 10 kat daha fazla bilgi depolamanıza olanak tanır - 12 GB. Ancak bunu dizüstü bilgisayarınızdaki SSD ile karşılaştırmamalısınız. Hubble'ın ana sürücüsü 30 x 23 x 18 cm ölçülerinde ve 11,3 kg gibi muazzam bir ağırlığa sahip!

Resmi olarak 3B olarak adlandırılan dördüncü görev, Mart 2002'de gözlemevine doğru yola çıktı. Ana görev, Anketler için yeni Gelişmiş Kamerayı kurmaktır. Bu cihazın kurulumu, 1993'ten beri faaliyette olan düzeltme cihazının kullanımından vazgeçmeyi mümkün kıldı. Yeni kamera, 2,5 megapiksele karşı toplam 16 megapiksel çözünürlük sağlayan 2048 × 4096 piksel ölçülerinde iki yerleşik CCD dedektörüne sahipti. önceki kamera için. Bilimsel aletlerin bir kısmı değiştirildi, böylece 1991'de uzaya gönderilen orijinal setteki aletlerin hiçbiri Hubble'da kalmadı. Ayrıca astronotlar ikinci kez uydunun güneş panellerini daha verimli olanlarla değiştirerek %30 daha fazla enerji üretti.

Mekiğe yüklenmeden önce temiz odadaki Araştırmalar için Gelişmiş Kamera.

Hubble'a beşinci uçuş altı yıl önce, 2009'da Uzay Mekiği programının sonunda gerçekleşti. Çünkü Bunun son onarım görevi olduğu biliniyordu ve teleskop büyük bir revizyondan geçti. Yine tutum kontrol sisteminin altı jiroskopunun tamamı, hassas yönlendirme sensörlerinden biri değiştirildi, 18 yıldır yörüngede çalışan eski pillerin yerine yeni nikel-hidrojen piller takıldı, hasarlı kasa onarıldı vb.

Bir astronot, Dünya'daki Hubble pillerini değiştirme çalışması yapıyor. Pil paketi ağırlığı – 181 kg.

Toplamda, beş hizmet görevi boyunca astronotlar teleskopu onarmak için 23 gün harcadılar ve havasız uzayda 164 saat harcadılar! Eşsiz bir başarı.

Teleskop için Instagram

Hubble her hafta, tüm yörünge teleskoplarını yönetmek için özel olarak oluşturulan Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nde toplanan yaklaşık 140 GB veriyi Dünya'ya gönderiyor. Arşivin bugünkü hacmi yaklaşık 60 TB veri (1,5 milyon kayıt) olup, teleskopun kendisi gibi erişimi de herkese açıktır. Herkes Hubble'ı kullanmak için başvurabilir, asıl soru bunun kabul edilip edilmeyeceğidir. Ancak astronomi diplomanız yoksa, denemeyin bile, büyük olasılıkla görüntü hakkında bilgi edinmek için başvuru formunu bile geçemezsiniz.

Bu arada Hubble'ın Dünya'ya gönderdiği tüm fotoğraflar monokromdur. Renkli fotoğrafların gerçek veya yapay renklerde montajı, farklı filtrelerle çekilmiş bir dizi tek renkli fotoğrafın üst üste bindirilmesiyle halihazırda Dünya'da gerçekleşmektedir.

"Yaratılış Sütunları" Hubble'ın 2015 yılının en etkileyici fotoğraflarından biridir. Kartal Bulutsusu, uzaklığı 4000 ışıkyılı.

Hubble ile çekilen ve halihazırda işlenmiş olan en etkileyici fotoğraflar, teleskopun 25. yıl dönümüne adanmış bir site olan NASA veya ESA'nın resmi alt sitesi olan HubbleSite'da bulunabilir.

Doğal olarak Hubble'ın kendi Twitter hesabı var, hatta iki tane bile.

• Tercüme

Elektromanyetik spektrum boyunca dalga boylarında çalışan teleskop örnekleri (Şubat 2013 itibarıyla faaliyet göstermektedir). Gözlemevleri, spektrumun genellikle gözlemledikleri kısmının üstünde veya altında bulunur.

Hubble Uzay Teleskobu 1990 yılında fırlatıldığında onu bir araba dolusu ölçüm yapmak için kullanacaktık. Daha önce hiç görmediğimiz uzak galaksilerdeki yıldızları tek tek görecektik; derin Evreni daha önce mümkün olmayan bir şekilde ölçmek; yıldız oluşum bölgelerine dikkatle bakın ve bulutsuları benzeri görülmemiş bir çözünürlükte görün; Jüpiter ve Satürn'ün uydularındaki patlamaları daha önce mümkün olmayan ayrıntılarla yakalayın. Ancak en büyük keşifler (karanlık enerji, süper kütleli kara delikler, ötegezegenler, protogezegen diskleri) beklenmedikti. Bu eğilim James Webb ve WFIRST teleskoplarıyla devam edecek mi? Okuyucumuz soruyor:

Yeni ve radikal fizik fantezileri kurmadan, Webb ve WFIRST'ün hangi sonuçları sizi en çok şaşırtabilir?

Böyle bir tahmin yapabilmek için bu teleskopların hangi ölçümleri yapabildiğini bilmemiz gerekiyor.



Tamamlanan ve fırlatılan James Webb teleskopunun bir sanatçının izlenimi. Teleskobun güneş ısısından beş katmanlı korumasına dikkat edin

James Webb, Ekim 2018'de fırlatılacak olan yeni nesil bir uzay teleskobudur. çeviri.] Tamamen faaliyete geçip soğuduğunda insanlık tarihinin en güçlü gözlemevi olacak. Çapı 6,5 metre olacak, açıklığı Hubble'ınkini yedi kat aşacak ve çözünürlüğü neredeyse üç katı olacak. Görünür ışıktan kızılötesine kadar 550 ila 30.000 nm arasındaki dalga boylarını kapsayacaktır. Gözlemlenebilen tüm nesnelerin renklerini ve spektrumlarını ölçebilecek ve aldığı neredeyse her fotondan maksimum faydayı elde edebilecek. Uzaydaki konumu, yalnızca atmosferin kısmen şeffaf olduğu dalgaları değil, algıladığı spektrum dahilindeki her şeyi görmemize olanak tanıyacak.

2024'te fırlatılması planlanan WFIRST uydusunun konsepti. Bize karanlık enerjinin ve diğer inanılmaz kozmik keşiflerin en doğru ölçümlerini sağlamalıdır.

WFIRST, NASA'nın 2020'lerdeki amiral gemisi görevidir ve şu anda 2024'te başlatılması planlanmaktadır. Teleskop büyük olmayacak, kızılötesi olmayacak, Hubble'ın yapamayacağı hiçbir şeyi kapsamayacaktır. Bunu daha iyi ve daha hızlı yapacak. Ne kadar daha iyi? Gökyüzünün belirli bir alanını inceleyen Hubble, görüş alanının tamamından ışık topluyor ve sadece birçok görüntüyü toplayıp bunları birleştirerek bulutsuları, gezegen sistemlerini, galaksileri, galaksi kümelerini fotoğraflayabiliyor. WFIRST de aynı şeyi yapacak, ancak 100 kat daha büyük bir görüş alanıyla. Yani Hubble'ın yapabildiği her şeyi WFIRST 100 kat daha hızlı yapabiliyor. Hubble eXtreme Deep Field deneyinde, Hubble'ın 23 gün boyunca aynı gökyüzü parçasını gözlemlediği ve orada 5.500 galaksi bulduğu gözlemlerin aynılarını alırsak, WFIRST bu süre içinde yarım milyondan fazlasını bulmuş olacaktır.

Evrene dair bugüne kadarki en derin gözlemimiz olan Hubble eXtreme Deep Field deneyinden görüntü

Ama biz en çok bu iki harika gözlemevinin yardımıyla keşfedeceğimizi bildiğimiz şeylerle değil, henüz hakkında hiçbir şey bilmediğimiz şeylerle ilgileniyoruz! Bu keşifleri önceden tahmin etmek için ihtiyacımız olan en önemli şey iyi bir hayal gücü, hâlâ neler bulabileceğimize dair bir fikir ve bu teleskopların teknik hassasiyetini anlamaktır. Evrenin düşüncemizde devrim yaratması için, keşfettiğimiz bilgilerin bildiklerimizden kökten farklı olması hiç de gerekli değildir. İşte James Webb ve WFIRST'ün keşfedebileceği yedi aday!

Soluk kırmızı yıldız TRAPPIST-1'in etrafında dönen yeni keşfedilen gezegenlerin boyutlarının Jüpiter'in Galile uyduları ve iç Güneş Sistemi ile karşılaştırılması. TRAPPIST-1 çevresinde bulunan tüm gezegenlerin boyutları Dünya'ya benzer, ancak yıldızın boyutu yalnızca Jüpiter'e yakın.

1) Potansiyel olarak yaşanabilir Dünya boyutunda bir dünyada oksijen açısından zengin bir atmosfer. Bir yıl önce, Güneş benzeri yıldızların yaşanabilir bölgelerinde Dünya boyutunda dünyalara yönelik araştırmalar zirveye ulaşmıştı. Ancak Proxima b'nin ve TRAPPIST-1 çevresindeki yedi Dünya büyüklüğündeki dünyanın, yani küçük kırmızı cücelerin yörüngesinde dönen Dünya büyüklüğündeki dünyaların keşfi, yoğun bir tartışma fırtınası yarattı. Eğer bu dünyalar yaşanabilirse ve atmosferleri varsa, yıldızların boyutuna kıyasla Dünya'nın nispeten büyük boyutu, geçiş sırasında atmosferlerinin içeriğini ölçebileceğimizi gösteriyor! Moleküllerin (karbondioksit, metan ve oksijen) soğurucu etkisi yaşamın ilk dolaylı kanıtını sağlayabilir. James Webb bunu görebilecek ve sonuçlar dünyayı şok edebilecek!

Zaman içinde karanlık enerjinin gücünde bir artış tespit edersek Büyük Yırtık senaryosu gerçekleşecek

2) Karanlık enerjinin istikrarsızlığının ve Büyük Yırtılmanın olası başlangıcının kanıtı. WFIRST'ün ana bilimsel hedeflerinden biri, Tip Ia süpernova arayışında çok uzak mesafelerdeki yıldızları gözlemlemektir. Aynı olaylar karanlık enerjiyi keşfetmemize de olanak sağladı, ancak onlarca veya yüzlerce yerine çok uzak mesafelerde bulunan binlerce olay hakkında bilgi toplayacak. Ve bu bize yalnızca Evrenin genişleme hızını değil, aynı zamanda bu hızın zaman içindeki değişimini de bugün olduğundan on kat daha büyük bir doğrulukla ölçmemize olanak tanıyacak. Karanlık enerji kozmolojik sabitten en az %1 oranında farklıysa onu bulacağız. Ve eğer büyüklük olarak kozmolojik sabitin negatif basıncından sadece %1 daha büyükse, Evrenimiz Büyük Bir Yırtılma ile sona erecektir. Bu kesinlikle bir sürpriz olacak, ancak yalnızca bir Evrenimiz var ve bu, onun kendisi hakkında iletişim kurmaya hazır olduğu şeyleri dinlememizi gerektiriyor.

Hubble tarafından spektroskopiyle doğrulanan, bugün bilinen en uzak galaksi, Evren'in yalnızca 407 milyon yaşında olduğu dönemdeki haliyle görülebilmektedir.

3) Teorilerimizin öngördüğünden daha eski zamanlara ait yıldızlar ve galaksiler. James Webb, kızılötesi gözleriyle, Evren'in 200-275 milyon yaşında olduğu, şimdiki yaşının yalnızca %2'si olduğu geçmişe bakabilecek. Bu, ilk galaksilerin çoğunu ve ilk yıldızların geç oluşumunu kapsamalıdır, ancak aynı zamanda önceki nesil yıldızların ve galaksilerin daha da önce var olduğuna dair kanıtlar da bulabiliriz. Eğer bu şekilde ortaya çıkarsa, bu, kozmik mikrodalga arka plan ışınımının ortaya çıkışından (380.000 yıl) ilk yıldızların oluşumuna kadar olan kütleçekimsel büyümenin bir şeylerin ters gittiği anlamına gelecektir. Bu kesinlikle ilginç bir sorun olacak!

NGC 4261 galaksisinin çekirdeği, çok sayıda galaksinin çekirdekleri gibi, hem kızılötesi hem de X-ışını aralığında süper kütleli bir kara deliğin varlığının işaretlerini gösteriyor

4) İlk galaksilerden önce ortaya çıkan süper kütleli kara delikler. Ölçebildiğimiz kadarıyla evrenin yaklaşık bir milyar yaşında olduğu bir zamana kadar galaksiler süper kütleli kara delikler içeriyordu. Standart teori, bu kara deliklerin, bir araya gelerek kümelerin merkezine düşen ilk nesil yıldızlardan ortaya çıktığını, daha sonra madde biriktirerek süper kütleli kara deliklere dönüştüğünü öne sürüyor. Standart umut, bu modelin ve kara deliklerin büyümelerinin erken aşamalarında onaylanmasıdır, ancak onları bu çok erken galaksilerde zaten tam olarak oluşmuş halde bulursak, bu bir sürpriz olacaktır. James Webb ve WFIRST bu nesnelere ışık tutabilecek ve bunları herhangi bir biçimde bulmak büyük bir bilimsel buluş olacak!

Kepler tarafından keşfedilen gezegenler, yeni dış gezegenlerin en büyük örneğini yayınladıkları Mayıs 2016 itibarıyla büyüklüklerine göre sıralanmıştır. En yaygın dünyalar Dünya'dan biraz daha büyük ve Neptün'den biraz daha küçüktür, ancak düşük kütleli dünyalar Kepler tarafından görülemeyebilir.

5) Dünya'nın yalnızca %10'unu oluşturan düşük kütleli ötegezegenler en yaygın olanları olabilir. Bu, WFIRST'ün uzmanlık alanıdır: gökyüzünün geniş alanlarında mikro merceklemeyi aramak. Bizim bakış açımıza göre, bir yıldız başka bir yıldızın önünden geçtiğinde, uzayın eğriliği bir büyütme etkisi yaratır; parlaklıkta öngörülebilir bir artış ve ardından azalma olur. Ön plan sisteminde gezegenlerin varlığı, ışık sinyalini değiştirecek ve onları diğer yöntemlerin yapabileceğinden daha küçük kütleleri tanıyarak gelişmiş bir doğrulukla tanımamıza olanak tanıyacak. WFIRST ile Dünya kütlesinin %10'una kadar olan tüm gezegenleri (Mars büyüklüğünde bir gezegen) araştıracağız. Mars benzeri dünyalar Dünya benzeri dünyalardan daha mı yaygın? WFIRST bunu öğrenmemize yardımcı olabilir!

Evrendeki ilk yıldızlar olan Popülasyon III yıldızlarını içerdiği keşfedilen ilk galaksi olan CR7'nin bir çizimi. James Webb bu ve buna benzer galaksilerin gerçek fotoğraflarını çekebilir

6) İlk yıldızlar şu anda var olanlardan daha büyük kütleli olabilir. İlk yıldızları inceleyerek onların şimdikilerden çok farklı olduklarını zaten biliyoruz: neredeyse %100 saf hidrojen ve helyumdan oluşuyorlardı ve başka elementler yoktu. Ancak diğer elementler soğumada, radyasyonda ve yıldızların erken aşamalarda aşırı büyümesinin engellenmesinde önemli bir rol oynar. Bugün bilinen en büyük yıldız Tarantula Bulutsusu'nda bulunmaktadır ve Güneş'ten 260 kat daha büyüktür. Ancak erken Evren'de Güneş'ten 300, 500 ve hatta 1000 kat daha ağır yıldızlar olabilir! James Webb bize bunu öğrenmemiz için bir şans vermeli ve bize Evrendeki en eski yıldızlar hakkında şaşırtıcı şeyler söyleyebilir.

Cüce galaksilerdeki gazın çıkışı, aktif yıldız oluşumu sırasında meydana gelir; bu nedenle sıradan madde uçup gider, karanlık madde kalır.

7) Karanlık madde, ilk galaksilerde günümüz galaksilerindeki kadar baskın olmayabilir. Sonunda Evrenin uzak kısımlarındaki galaksileri ölçebilecek ve sıradan maddenin karanlık maddeye oranının değişip değişmediğini belirleyebileceğiz. Yeni yıldızların yoğun oluşumuyla birlikte, galaksi çok büyük olmadığı sürece normal madde galaksiden dışarı akar; bu, erken dönem sönük galaksilerde, karanlık maddeye göre, çok uzakta olmayan sönük galaksilere göre daha fazla normal maddenin olması gerektiği anlamına gelir. biz. Böyle bir gözlem, karanlık maddeye ilişkin mevcut anlayışı doğrulayacak ve değiştirilmiş yerçekimi teorilerine meydan okuyacaktır; tam tersi gözlem karanlık madde teorisini çürütebilir. James Webb bunun üstesinden gelebilecektir ancak WFIRST gözlemlerinin biriktirilmiş istatistikleri her şeyi gerçekten açıklığa kavuşturacaktır.

İlk yıldızlar oluşurken evrenin nasıl görünebileceğine dair bir sanatçının fikri

Bunların hepsi sadece olasılıklar ve burada listelenemeyecek kadar çok var. Gözlemlemenin, veri toplamanın ve bilimsel araştırma yürütmenin asıl amacı, bunu anlamamıza yardımcı olacak doğru soruları sorana kadar evrenin nasıl çalıştığını bilmememizdir. James Webb dört ana konuya odaklanacak: İlk ışık ve yeniden iyonlaşma, galaksilerin birleşmesi ve büyümesi, yıldızların doğuşu ve gezegen oluşumu, gezegenlerin araştırılması ve yaşamın kökeni. WFIRST, 2MASS ve WISE gibi önceki gözlemevlerinin yeteneklerinin çok ötesinde, karanlık enerjiye, süpernovalara, baryonik akustik salınımlara, ötegezegenlere (hem mikromercekleme hem de doğrudan gözlemler) ve gökyüzünün geniş alanlarının yakın kızılötesi gözlemlerine odaklanacak.

WISE uzay aracı tarafından elde edilen tüm gökyüzünün kızılötesi haritası. WFIRST, WISE ile mevcut olan mekansal çözünürlüğü ve alan derinliğini büyük ölçüde aşarak daha derinlere ve daha uzağa bakmamıza olanak tanıyacak

Bugünün Evreni hakkında inanılmaz bir anlayışa sahibiz, ancak James Webb ve WFIRST'ün cevaplayacağı sorular, halihazırda öğrendiklerimize dayanarak yalnızca bugün soruluyor. Tüm bu cephelerde sürpriz olmayacağı ortaya çıkabilir, ancak daha büyük olasılıkla sadece sürprizlerle karşılaşmayacağız, aynı zamanda bunların doğasına ilişkin tahminlerimiz de tamamen yanlış olacaktır. Bilimin eğlenceli yanlarından biri de, Evrenin sizi yeni bir şeyle ne zaman ve nasıl şaşırtacağını asla bilememenizdir. Ve bunu yaptığında, tüm gelişmiş insanlık için en büyük fırsat ortaya çıkar: tamamen yeni bir şey öğrenmemize olanak tanır ve fiziksel gerçekliğimizi anlama şeklimizi değiştirir.

Evren

Etiket ekle