James Webb teleskobunun erken evreni keşfetmesine yardımcı olan sır

(Dan Tri) - 13 milyar yıl önce galaksilerden gelen ışığı görebilen bir makine oluştu. James Webb Teleskobu, bu görevi gerçeğe dönüştürmek için inşa edildi.

"Zaman makinesi" erken evreni araştırıyor

Dünya'dan yaklaşık 2,7 milyon ışık yılı uzaklıktaki NGC 604 bulutsusunun James Webb Uzay Teleskobu tarafından çekilen görüntüsü (Fotoğraf: NASA/ESA/CSSA/STScl).

Aralık 2021'deki fırlatılışından bu yana James Webb Uzay Teleskobu, Dünya'nın yörüngesinde bir milyon milden fazla yol kat ederek derin uzayın nefes kesici görüntülerini gönderdi.

Peki, Webb'in şimdiye kadar, hatta erken evreni keşfetmek için geçmişe kadar "görmesini" sağlayan neydi?

Sır, Webb'in güçlü kamera sisteminde, özellikle de insan gözünün göremediği bir ışık türü olan kızılötesi ışığı yakalama yeteneğinde yatıyor.

Webb uzak bir galaksinin fotoğrafını çektiğinde, gökbilimciler aslında o galaksiyi milyarlarca yıl önce görüyorlar.

Galaksiden gelen ışık, teleskopun aynasına ulaşmak için milyarlarca yıl boyunca uzayda yolculuk etti. Webb, evrenin ilk evrelerinin görüntülerini yakalayan bir "zaman makinesi" gibi.

Webb, dev bir ayna kullanarak bu kadim ışığı toplayarak evren hakkında yeni sırları ortaya çıkarıyor.

Webb: Isıyı "gören" teleskop

Hubble teleskobu veya yalnızca görünür ışığın fotoğrafını çeken geleneksel kameraların aksine, Webb kızılötesi ışığı kaydedecek şekilde tasarlanmıştır.

Kızılötesi ışık, görünür ışıktan daha uzun dalga boylarına sahip olduğundan insan gözü tarafından algılanamaz. Ancak Webb, evrendeki en eski ve en uzak nesneleri incelemek için bu ışık türünü yakalayabilir.

Kızılötesi kameralar, gece görüş gözlükleri gibi, insanlar ve hayvanlar gibi sıcak nesnelerin yaydığı kızılötesi dalgaları "görmenizi" sağlar. Görüntünün sıcaklığı Fahrenheit cinsinden ölçülür (görsel: NASA/JPL-Caltech).

Kızılötesi ışık insan gözüyle görülemese de kızılötesi kameralar veya termal sensörler gibi özel cihazlar onu ısı olarak algılayabilir.

Karanlıkta sıcak nesneleri tespit etmek için kızılötesi ışık kullanan gece görüş gözlükleri buna en iyi örnektir. Webb, yıldızları, galaksileri ve gezegenleri incelemek için de benzer bir teknoloji kullanmaktadır.

Webb'in kızılötesi ışık kullanmasının nedeni, uzak galaksilerden gelen görünür ışığın uzayda ilerlerken evrenin genişlemesi nedeniyle uzamasıdır.

Bu genişleme, görünür ışığı kızılötesi ışığa dönüştürür. Sonuç olarak, uzaydaki en uzak galaksiler artık görünür ışıkta değil, zayıf kızılötesi ışıkta parlar. Webb, bu tür ışığı algılamak üzere özel olarak tasarlanmıştır.

Dev Altın Ayna: En Sönük Işığı Toplamak

Işık kameraya ulaşmadan önce, Webb'in 6,5 metreden daha geniş ve petek şeklinde dizilmiş 18 küçük aynadan oluşan dev altın aynası tarafından yakalanması gerekiyor.

Aynanın yüzeyi, hem estetiği arttırmak hem de altının kızılötesi ışığı çok iyi yansıtması nedeniyle ince bir altın tabakasıyla kaplanmıştır.

Bu ayna, derin uzaydan gelen ışığı toplayıp teleskobun aletlerine yansıtır. Ayna ne kadar büyükse, o kadar fazla ışık toplar ve o kadar uzağı görebilir. Webb'in aynası, insanlar tarafından uzaya gönderilen en büyük aynadır.

Webb'in 18 küçük altıgen aynadan oluşan ve altınla kaplanmış büyük aynası (fotoğraf: NASA).

NIRCam ve MIRI: Webb'in aşırı hassas "gözleri"

Webb'in kamera görevi gören en önemli iki bilimsel aleti NIRCam ve MIRI'dir.

NIRCam (Yakın Kızılötesi Kamera), Webb'in galaksilerin ve yıldızların göz alıcı görüntülerini çeken ana kamerasıdır. Ayrıca, parlak yıldızların yörüngesinde dönen gezegenler gibi parlak ışık kaynaklarının yakınındaki çok sönük nesnelerin görüntülerini alabilmesi için yıldız ışığını engelleyen bir cihaz olan bir koronagrafa da sahiptir.

NIRCam, yakın kızılötesi ışığı (insan gözünün görebildiği en yakın ışık türü) yakalayıp farklı dalga boylarına ayırarak çalışır. Bu, bilim insanlarının bir nesnenin yalnızca şeklini değil, aynı zamanda bileşimini de belirlemelerine olanak tanır.

Uzaydaki farklı maddeler, belirli dalga boylarında kızılötesi ışığı emer ve yayar ve bu da benzersiz bir "kimyasal parmak izi" oluşturur. Bilim insanları bu parmak izlerini inceleyerek uzak yıldızların ve galaksilerin özellikleri hakkında bilgi edinebilirler.

MIRI (orta kızılötesi cihaz), özellikle gaz bulutlarının içinde henüz oluşma aşamasında olan yıldızlar gibi daha soğuk ve tozlu cisimleri tespit etmek için kullanışlı olan daha uzun kızılötesi dalga boylarını algılar. MIRI, gezegenlerin atmosferlerindeki yaşamı destekleyebilecek molekül türleri hakkında ipuçları bulmaya bile yardımcı olabilir.

Her iki kamera da Dünya'da kullanılan standart kameralardan çok daha hassas. NIRCam ve MIRI, milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki en ufak ısıyı bile tespit edebiliyor. Webb'in NIRCam'i gözünüz olsaydı, Ay'daki bir arının ısısını görebilirdiniz.

Webb'in ilk derin alan görüntüleri: Solda MIRI görüntüsü ve sağda NIRCam görüntüsü (görüntü: NASA).

Uzaktaki nesnelerden gelen hafif ısıyı algılayabilmek için Webb'in aşırı soğuk kalması gerekir. Bu yüzden üzerinde tenis kortu büyüklüğünde dev bir güneşlik bulunur. Bu beş katmanlı güneşlik, Güneş'ten, Dünya'dan ve hatta Ay'dan gelen ısıyı engelleyerek Webb'in sıcaklığını yaklaşık eksi 223 santigrat derece tutar.

MIRI'nin daha da soğuk olması gerekiyor, bu yüzden eksi 266 santigrat dereceye yakın bir sıcaklıkta tutmak için kriyo-soğutucu adı verilen kendi özel soğutucusuna sahip. Webb biraz daha sıcak olsaydı, kendi ısısı, algılamaya çalıştığı zayıf sinyalleri bastırırdı.

Ortam ışığını canlı görüntülere dönüştürün

Işık Webb'in kamerasına ulaştığında, dedektör adı verilen sensörlere çarpıyor. Bu dedektörler, telefon kameraları gibi normal fotoğraflar çekmiyor.

Bunun yerine, kızılötesi ışığı dijital verilere dönüştürüyorlar ve bu veriler daha sonra Dünya'ya gönderiliyor; burada bilim insanları tarafından işleniyor ve tam renkli görüntülere dönüştürülüyor.

Webb'in görüntülerinde gördüğümüz renkler, kameranın doğrudan "gördüğü" renkler değildir. Kızılötesi ışık görünmez olduğundan, bilim insanları görüntüdekileri anlamamıza yardımcı olmak için farklı dalga boylarına renkler atarlar.

İşlenen bu görüntüler, galaksilerin, yıldızların ve daha fazlasının yapısını, yaşını ve bileşimini ortaya çıkarmaya yardımcı oluyor.

James Webb teleskobu, dev bir ayna kullanarak görünmez kızılötesi ışığı toplayıp ultra soğuk kameralara göndererek, evrenin başlangıcından itibaren galaksilerin oluşumunu görmemizi sağladı; bu da yaklaşık 14 milyar yıl önce ne olduğunu gördüğümüz anlamına geliyor.

Kaynak: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-mat-giup-kinh-vien-vong-james-webb-co-the-kham-pha-vu-tru-so-khai-20250710034510062.htm