James Webb Uzay Teleskobu Nedir?

Merak ediyoruz. Buraya nasıl geldik? Evrende yalnız mıyız? Evren nasıl çalışır?

James Webb Uzay Teleskobu, bu soruları cevaplamak için iddialı bir bilimsel çabadır. Webb, insan bilgisinin sınırlarını daha da ileriye taşımak, ilk galaksilerin oluşumuna ve diğer dünyaların ufkuna ulaşmak için önceki uzay tabanlı teleskopların mirası üzerine inşa ediyor.

Gizli Evreni Ortaya Çıkarmak

James Webb Uzay Teleskobu, uzay tabanlı astronominin büyük mirasına katılıyor. NASA’nın uzay teleskopu misyonları, evreni ve içindeki yerimizi anlamamızda devrim yarattı. Webb, Hubble Uzay Teleskobu’nun yüksek çözünürlüğüne ve Spitzer Uzay Teleskobu gibi orta-kızılötesi aralıktaki ışık dalga boylarını tespit etme yeteneğine sahiptir. Webb’in kızılötesi algılama teknolojisi, toz bulutlarıyla örtülmüş yıldızları, diğer dünyaların atmosferlerindeki suyu ve şimdiye kadar oluşmuş en eski galaksilerden gelen ilk ışığı gözlerimizin önüne serecek.
Webb teleskobu kullanılarak yapılacak bilim, bizi NASA’nın evrenin sırlarını keşfetme ve Dünya’nın ötesindeki yaşamı arama konusundaki kapsamlı bilim hedeflerine yaklaştıracak.

Görünür Işığın Ötesinde

İnsan gözünün görebildiği ışık gökkuşağı, bilimde elektromanyetik spektrum olarak bilinen toplam ışık aralığının küçük bir kısmıdır. Teleskoplar, bize uzayın gizli bölgelerini göstermek için görünür aralığın dışındaki ışığı algılayacak şekilde tasarlanabilir. James Webb Uzay Teleskobu, görünür tayfın kırmızı ucunun ötesindeki ışık olan yakın-kızılötesi ve orta-kızılötesi dalga boylarını tespit eder.

Kızılötesi ışık, görüntülerdeki yeni ayrıntıları ortaya çıkararak gök cisimlerine ilişkin anlayışımızı derinleştirir. Kızılötesi ışık, astronomi için üç ana şekilde önemlidir.

İlk olarak, bazı nesneler kızılötesi dalga boylarında daha iyi gözlemlenir. İnsanlar veya genç bir gezegen gibi, serin olan ve fazla enerji ya da görünür parlaklık yaymayan bazı madde cisimleri hala kızılötesinde yayılır. İnsanlar bunu ısı olarak algılarken, yılanlar gibi diğer bazı hayvanlar kızılötesi enerjiyi “görebilir”. Görünür ışığın kısa ve dar dalga boyları, toz parçacıklarından sıçramaya eğilimlidir, bu da görünür ışığın yoğun bir bulutsudan veya gezegen öncesi gaz ve toz bulutundan kaçmasını zorlaştırır. Kızılötesi ışığın daha uzun dalga boyları, tozun üzerinden daha kolay geçer ve bu nedenle Webb’dekiler gibi kızılötesi ışığı algılayan cihazlar bu ışığı yayan nesneleri tozlu bir bulutun içinde görebilir. Bir bulutsunun ortasında oluşan düşük enerjili kahverengi cüceler ve genç ön yıldızlar , Webb’in inceleyebildiği, gözlemlenmesi zor kozmik nesneler arasındadır. Bu şekilde Webb, kelimenin tam anlamıyla görünmeyen “gizli” bir yıldız ve gezegen oluşumu evreni ortaya çıkaracaktır.

Kızılötesi ışık , büyük patlamadan sonra her şeyin başlangıcından, erken evrendeki ilk yıldızlar ve galaksilerden birçok gizeme dair ipuçları barındırır. Kozmolojik kırmızıya kayma adı verilen bir süreçle, evren genişledikçe ışık gerilir, böylece daha kısa morötesi ve görünür dalga boylarında yayılan yıldızlardan gelen ışık, daha uzun kızılötesi ışığın dalga boylarına gerilir.

Evren tarihindeki bu ilk günlerin gözlemlenmesi, karanlık madde ve enerji, kara delikler, zaman içinde galaksi evrimi, ilk yıldızların neye benzediği ve bugün yaşadığımız evrene nasıl ulaştığımız gibi kafa karıştırıcı sorulara ışık tutacaktır.

Bir Sonraki Nesil

James Webb Uzay Teleskobu, uzaylı tabanlı teleskop astronomisindeki bir sonraki bölümdür. Webb görevi, Hubble Uzay Teleskobu’nun güçlü görüntüleme yeteneğinin mirasına ve Spitzer Uzay Teleskobu’nun görünür spektrumun ötesindeki ışığı orta-kızılötesi aralığa kadar algılama yeteneği üzerine inşa edilmiştir. Kızılötesi ışık, görünür ışığı engelleyen yoğun gaz bulutları içinden geçtiği için Webb, evrenin önceden gizlenmiş bölgelerini ortaya çıkaracaktır: erken galaksiler, gezegenleri oluşturan, kahverengi cüceler ve çok daha fazlasını bize gösterebilir.

Uzaya gönderilen en büyük teleskop olan Webb’in yenilikçi tasarımı, bir kızılötesi teleskop için iki ana zorluğun üstesinden gelmektedir: yeterince ışığı en iyi şekilde yakalamak için büyük bir aynaya sahip olmak ve istenmeyen kızılötesi kaynaklarının gözlemlenen ışığa müdahale etmesini önlemek için soğuk tutulma. Webb’in tenis kortu büyüklüğündeki güneş koruyucuları, onu Güneş’ten gelen ısı ve ışıktan korurken, geniş parçalı aynası (en geniş noktasında 6,5 metre (21,3 fit) kapsayan 18 parça), kızılötesi ışığı etkili bir şekilde yakalamasını sağlar.
Bu teleskop tarafından sağlanacak göklerin muhteşem manzarası ve evrenimiz ve kökeni hakkında daha derin bir anlayış, bu karmaşık ve zorlu yolculuk için değerli bir varış noktasıdır. Bu kadar büyük bir aynayı uzaya fırlatmak başka bir büyük zorluktu. Yaratıcı mühendisliğin buna cevabı Origami’den ilham alan katlanır teleskop olan Webb’dir. Hem güneşlik hem de aynalar, teleskop fırlatma aracından ayrıldıktan sonra açılacak şekilde tasarlandı. Bilimsel çalışma teknolojiyi besler ve mühendisler daha iyi uzay araçları yapmaya başlarlar. Bu size daha iyi enstrümanlar ve daha fazlasını öğrenmek için dışarı çıkma şansı verir.

Webb’in gerçek bilimsel gözlemleri, her biri kızılötesi ışığın farklı yönlerini incelemek için özel olarak tasarlanmış dört araç tarafından gerçekleştirilir: Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam); Yakın Kızılötesi Spektrograf (NIRSpec); kameralı ve spektrograflı bir Orta Kızılötesi Enstrüman (MIRI); ve Yakın Kızılötesi Görüntü ve Yarıksız Spektrograf (NIRISS). Bu araçlar, Webb için teleskopun bilimsel kapasitesini ve görevi boyunca verimli operasyonlarını artırmak için geliştirilen mikro deklanşör dizisi gibi yeni teknolojileri içerir. Her iki yön de Webb’in kullanışlılığı için gereklidir. Verimlilik, Webb çalışır durumdayken daha fazla astronomun Webb’den yararlanmasına olanak tanır ve mümkün olan en iyi bilim kapasitesi, bu astronomların en temel sorularımızdan bazılarını araştırmasına yardımcı olacaktır: Buraya nasıl geldik? Evren nasıl çalışır?

Webb’in çığır açan mühendisliği, çığır açan bilimi kolaylaştıracak.

Webb Projesi Zaman Çizelgesi

1989
Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI) ve NASA, STScI’de Yeni Nesil Uzay Teleskobu Çalıştayı’na ev sahipliği yapıyor. Odak noktası, o zaman 2005 olarak tahmin edilen, hizmet dışı bırakıldıktan sonra Hubble Uzay Teleskobu’nu takip edecek bir gözlemevinin bilim ve teknik yetenekleriydi.

1995 -1996
Bir STScI komitesi, kızılötesi ışığı gözlemleyebilen önemli ölçüde daha büyük bir teleskop önerdi. NASA, Yeni Nesil Uzay Teleskobu’nun fizibilitesini incelemek için Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ni ve STScI’yi seçti. Üç bağımsız hükümet ve havacılık ekibi, böyle bir gözlemevinin mümkün olduğuna karar verdi.

1997
NASA, teleskopun teknik ve finansal gereksinimlerine ince ayar yapmak için Goddard Uzay Uçuş Merkezi, TRW ve Ball Aerospace’den ekipleri seçti.

1999
Lockheed Martin, Ball Aerospace ve TRW (ayrıca Kodak ve ATK ile ortaktır), tasarımın ve maliyetin ön analizini içeren Faz A görev çalışmalarını yürüttü.

2002
İki Aşamalı A çalışmasına dayanarak NASA, seçilen tasarımın performansını ve maliyetini incelerken, Aşama B ayrıntılı tasarım çalışmalarına devam etmek için TRW/Ball Aerospace tasarımını seçti. Teleskop, Yeni Nesil Uzay Teleskobu’ndan James Webb Uzay Teleskobu olarak yeniden adlandırıldı.

Aşama B’de, TRW ve Ball’a gözlemevi sözleşmesi verilir, ancak değişiklikler hemen olmuştur. Northrop Grumman, TRW’yi satın aldı ve B, C ve D Aşamaları sırasında gözlemevini geliştirmek için Ball ile birlikte çalışmaya başladı.
NASA, uçuş bilimi çalışma grubunu ve Yakın Kızılötesi Kamerayı (NIRCam) geliştirmekten sorumlu ekibi seçti.

2004
Kapsamlı, uzun vadeli çalışma gerektiren bazı teleskop parçalarının, özellikle Webb’in bilim aletlerinin ve birincil aynanın 18 parçasının inşaatı başladı.

2005
NASA, Webb’i uzaya fırlatmak için Avrupa Uzay Ajansı’nın Ariane 5 roketinin kullanılmasını onayladı.

2006
Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam) ve Orta Kızılötesi Enstrüman (MIRI) için bilim aracı ekipleri, kritik tasarım incelemelerinden geçer ve uçuş araçlarının yapımını başlatır. Webb’in tüm temel teknolojileri, uçuş koşulları altında başarıyla test edilir.

2007-2008
NASA, iç ve dış gruplar tarafından gözden geçirilen Webb misyonuna sahiptir. Dahili ön tasarım incelemesi ve harici savunucu olmayan inceleme, planların ve tasarımların, NASA’nın ayrıntılı tasarım, tedarik, test ve teleskop ve gözlemevi bileşenlerinin montajını içeren C ve D aşamalarını taahhüt etmesi için gereken olgunluğa ulaştığı sonucuna varmıştır. İnşaat ciddi bir şekilde başlar.

Entegre Bilim Enstrüman Modülü “ISIM”, mühendislerin ana yük olarak adlandırdıkları James Webb Uzay Teleskobu’nun kalbidir. Bu, uzak yıldızlardan ve galaksilerden ve diğer yıldızların yörüngesindeki gezegenlerden gelen ışığı algılayacak dört ana aleti barındıracak birimdir.

2009
Webb’in dört bilim aletini barındıracak şekilde inşa edilen Entegre Bilim Enstrüman Modülü (ISIM) yapısı, test için Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ne gelir.

2010
Webb, entegre gözlemevinin görevi için tüm bilim ve mühendislik gereksinimlerini karşılayacağını belirten kritik görev tasarım incelemesinden geçer.

2011
Webb’in aynaları tamamlanır. İnce bir altın tabakasıyla berilyum kaplıdırlar ve uzayda maruz kalacakları soğuk sıcaklıklara maruz bırakılan kriyojenik testlerden geçmişlerdir.

2012
Goddard Uzay Uçuş Merkezi, Webb’in dört bilim aracından ikisini, Orta Kızılötesi Aleti (MIRI) ve Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Yarıksız Spektrografını (NIRISS) ve Webb’in İnce Yönlendirme Sensörünü Avrupa ve Kanada uzay ajanslarından alır. Webb’in ikincil aynası ve ilk üç birincil ayna parçası da Ball Aerospace & Technologies Corp.’tan Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ne gelir.

Northrop Grumman ve ortağı ATK, Webb’in teleskobun birincil ayna parçalarını tutmak için tasarlanan arka panel yapısının orta bölümünü inşa etmeyi bitirir.

2013
Webb’in arka panel yapısının iki yan “kanadı” Northrop Grumman ve ATK tarafından tamamlanır. Webb’in son iki bilim aracı, Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam) ve Yakın Kızılötesi Spektrograf (NIRSpec) ve kalan birincil ayna segmentleri Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ne teslim edilir.

2014
Uzay aracı parçalarının (yakıt tankları, jiroskoplar ve güneş panelleri gibi) imalatı başlar. Dört aletin tümünü içeren Integrated Science Instrument Module’ün (ISIM) kriyojenik testi, aletlerin yanı sıra aletlerle iletişim kurmak için kullanılan elektronik aksamların performansını göstermek için başlatılır.

2015-2016
Entegre Bilim Enstrüman Modülünün (ISIM) kriyojenik testi tamamlanır. 18 birincil ayna parçası, ikincil ayna ve destek payandalarıyla birlikte arka düzleme monte edilmiştir. Birincil ve ikincil aynalar, Optik Teleskop Elemanı olarak bilinen birimi oluşturmak için arka aynalar ve ISIM ile entegre edilmiştir. NASA’nın Johnson Uzay Merkezi’ndeki A Odasında, Webb’in bilim aletleri ve ayna elemanı, tüm sistemlerin uzaydakine benzer soğuk, havasız bir ortamda düzgün çalışmasını sağlayan yaklaşık 100 günlük kriyojenik test aşaması için askıya alındı.

2017
Optik Teleskop Elemanı, Johnson Uzay Merkezi’nde Oda A adı verilen dev bir termal vakum odasında kriyojenik testlerden başarıyla geçer.

2018
Son termal vakum testinin başarıyla tamamlanmasının ardından, Optik Teleskop Elemanı, Webb’in tüm uçuş bileşenlerini tek bir çatı altında toplayarak Redondo Beach, California’daki Northrop Grumman’a teslim edilir. İlk başarılı iletişim testleri, STScI’deki Görev Operasyon Merkezi’nden California’daki yerdeki teleskop uzay aracına kadar yürütülmüştür.

2019
Webb’in uzay aracı elemanı olan güneşlik ve otobüs ilk kez, fırlatma ortamının zorluklarını ve uzayın aşırı boşluğunu simüle eden akustik, titreşim ve termal vakum testlerinden başarıyla geçer. Mühendisler, Northrop Grumman’da Webb teleskobunun iki yarısını (Optik Teleskop Elemanı ve uzay aracı) başarıyla birleştirir.
Webb’in 5 katmanlı güneş kalkanı, Dünya’da son kez açılır ve uzayda sahip olacağı aynı konuma gerilir.

2020
Webb ilk kez tamamen katlanır ve fırlatma ortamının sarsılmasına dayanabileceğini kanıtlamak için son çevresel testleri tamamlar.
Webb’in güneş kalkanı da Dünya’da son kez konuşlandırılır.

2021
Webb katlanmış ve son kez fırlatılmak üzere istiflenir. STScI, Webb’in uzaydaki ilk yılında yürüteceği bilimi tamamlayarak, Döngü 1 Genel Gözlem programlarının seçimini duyurur. Webb, fırlatılmak üzere Fransız Guyanası Kourou’daki Guyana Uzay Merkezine (Le Center Spatial Guyanais, CSG) gönderilir.

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, Fransız Guyanası’ndaki Avrupa Uzay Limanı’ndan bir Ariane 5 roketi üzerinde 25 Aralık 07:20 EST’de fırlatılır.

Kaynakça:
NASA

Yazar: Tuncay Bayraktar