2012 yılında Mars’a inişini gerçekleştiren Curiosity keşif aracı geçtiğimiz birkaç haftadır Mast kamerasında (Mastcam) bulunan ve direkt olarak Güneş’i gözlemlemesine izin veren güneş filtreleri sayesinde Mars’a ait uydular olan Phobos ve Deimos’un sebep olduğu Güneş tutulmalarını kaydederek Dünya’ya bu tutulmaların müthiş fotoğraflarını göndermeyi başardı.
Güneş’in önünden geçen Phobos, 26 Mart 2019 tarihinde görüntülendi. Telif: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Yaklaşık 23.5 kilometre genişlikteki Phobos, 26 Mart 2019’da (Curiosity’nin Mars görevinin 2359. Mars günü) fotoğraflanırken; yaklaşık 12.5 kilometre genişlikteki Deimos ise 17 Mart 2019’da (Mars görevinin 2350. Mars günü) fotoğraflandı. Phobos geçişi sırasında Güneş’i tam olarak kaplayamadığı için bu geçiş halkalı tutulma olarak adlandırılabilir. Deimos ise Güneş’in disk büyüklüğüne oranla çok küçük olduğu için bilim adamları Deimos’un yaptığının bir geçiş olduğunu söylüyor.
17 Mart’ta kaydedilen bu görüntüler ise Deimos’un gerçekleştirdiği Güneş geçişini gösteriyor. Telif: NASA/JPL-Caltech/MSSS
İki uydunun Güneş’in önünde geçişinin görüntülenmesine ek olarak ise, Curiosity’nin navigasyon kameralarından (Navcam) birisi 25 Mart 2019 tarihinde Phobos’un gölgesini gözlemlemeyi başardı. Gün batımı sırasında Curiosity’nin üzerine düşen uydunun gölgesi ışığın anlık olarak kararmasına sebep oldu.
Güneş tutulmaları Curiosity ve diğer keşif araçları tarafından daha önceki zamanlarda da görüntülenmiştir. Bu tarz olaylar çok etkileyici olmalarının yanında çok önemli bilimsel amaçlara da hizmet etmektedir. Bu olaylar uyduların Mars etrafındaki yörüngelerinin daha iyi anlaşılması konusunda araştırmacılara yardımcı olmaktadır.
Curiosity keşif aracınının Mast kamerasının eş araştırmacılarından Mark Lemmon (Makaleyi yayımladığı üniversitede artık çalışmamaktadır) 2004 yılından önce Spirit ve Curiosity keşif araçlarının olmadığı zamanlarda Mars’ın uydularının yörüngelerinde daha fazla belirsizlik olduğunu söylemiştir. Bir keşif aracı ilk defa Deimos’un geçişini yakalamaya çalıştığında, uydunun beklenen yerden 40 kilometre uzakta olduğu ortaya çıkmıştır.
Lemmon gözlemler hakkında: ‘’ Yapılan gözlemler zamanla her bir yörüngenin daha ayrıntılı bir şekilde tespit edilmesine yardımcı olur’’ demiştir. Ayrıca uyduların yörüngelerinin Mars, Jüpiter ve hatta Mars’ın uydularının yerçekimsel kuvvetine cevap olarak sürekli değiştiğini belirtmiştir.
Ayrıca bu olaylar Mars’ın anlaşılabilir olmasına yardımcı olmaktadır, Lemmon şunları söylemiştir : ‘’ Tutulmalar, gün batımı, hava olgusu gibi kavramlar Mars’ı sadece kitaplarda ki bir konu olmaktan çıkarıp insanlara daha gerçek kılıyor, hem dışarıda gördükleri dünya gibi hem de farklı bir dünya olarak.’’
Bugüne kadar Spirit, Opportunity veya Curiosity keşif araçlarının herhangi biri tarafından 8 Deimos geçişi ve 40 Phobos geçişi gözlemlenmiştir. İki uydununda yörüngesinde hala belirsizlikler olmasına rağmen bu belirsizlikler Kırmızı Gezegen’in yüzeyinden görüntülenen her tutulma ile daha da azalmaktadır.
Aşağıda bulunan görüntülerde ise Phobos’un bahsedilen gölgesini görebilirsiniz;
İçinde bulunduğumuz 2019 yılı Uluslararası Astronomi Birliği(IAU)’nin kuruluşunun yüzüncü yılı. Tam tarihi ile 28 Temmuz 1919 yılında kurulan Uluslararası Astronomi Birliği, uluslararası anlamda astronomlar tarafından, yıldızların, gezegenlerin ve diğer gök bilimsel cisim ve olguların isimlendirilmesi konusunda sorumlu resmi makam ve astronominin resmi kurulu olarak kabul görmektedir.
Kuruluşunun 100. yılında IAU 100 isimli bir etkinlikler dizisi başlatmış olup, bu etkinliklerin içerisinde astronomiyle ilgili tüm kurum ve kuruluşların katılabileceği ”100 Saat Astronomi” adında bir etkinlik de yer almaktadır.
Bizler de ODTÜ Amatör Astronomi Topluluğu olarak ”100 Saat Astronomi” etkinliğine katılacağımızı buradan tüm gökyüzü severlere duyurmak isteriz! 2019 yılı içerisinde toplamda 100 saati bulacak etkinlikler ile ilgili detaylı bilgilere sosyal medya adreslerimizden ulaşabilirsiniz.
Pırıl pırıl bir gökyüzü altında geçireceğimiz astronomi ve bilim dolu 100 saatlik etkinliklerimize sizleri de bekleriz.
”Ayaklarınıza değil, gökyüzüne bakın… gördüğünüz şeylerin mantığını anlamaya çalışın. Evren’in neden var olduğunu düşünün. Meraklı olun.”
Mars Bilim Laboratuvarı ve rover merkezi, Curiosity, NASA tarafından yürütülen en hırslı Mars misyonu. Rover, 2012 yılında Mars’ın yaşam için uygun olup olmadığını öğrenmeye yönelik birincil bir görevine başladı. Bir başka amaç da Kızıl Gezegenin çevresi hakkında daha fazla bilgi edinmektir.
Mart 2018’de, Gale Krateri’nden Aeolis Mons’a (Keskin Dağ) ulaşarak dağın katmanlarına gömülmüş jeolojik bilgileri inceleyerek gezegende 2.000 solu (Mars gününü) kutladı. Yol boyunca, geçmiş su ve jeolojik değişimin kapsamlı kanıtlarını da bulmuştur.
SUV kadar büyük
Curousity’yi ön plana çıkaran özelliklerinden biri de onun büyüklüğüdür: Curiosity hemen hemen küçük bir SUV (arazi aracı) boyutundadır. 9 feet 10 inç (3 m) uzunluğunda 9 feet 1 inç (2.8 m) genişliğinde ve yaklaşık 7 feet (2,1 m) yüksekliğindedir. Ağırlığı 900 kilogramdır. Curiosity’nin tekerlekleri 20 inç (50,8 cm) çapındadır.
NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’ndaki mühendisler, roverı 25 inç (65 cm) yüksekliğe kadar olan engelleri yuvarlamak ve günde yaklaşık 660 feet (200 m) yol kat etmek üzere tasarladı. Rover’ın gücü, plutonyum-238’in radyoaktif bozunumunun ısısından elektrik üreten bir radyoizotop termoelektrik jeneratöründen geliyor.
Araştırma hedefleri
Curiosity’nin NASA’nın Mars araştırma programını desteklemede dört ana hedefi var:
Mars’ta hayat olup olmadığını belirlemek.
Mars’ın iklimini tanımlamak.
Mars’ın jeolojisini tanımlamak.
İnsanlı keşif için hazırlamak.
Hedefler birbiriyle yakından bağlantılıdır. Örneğin, Mars’ın mevcut ikliminin anlaşılması, insanların yüzeyini güvenli bir şekilde keşfedip keşfedemeyeceğinin belirlenmesine de yardımcı olacaktır. Mars’ın jeolojisini incelemek, bilim insanlarının Curiousitiy’nin iniş bölgesi yakınlarındaki bölgenin yaşanabilir olup olmadığını daha iyi anlamasına yardımcı olacaktır. NASA bu büyük hedefleri daha iyi bir şekilde algılamak için, bilim hedeflerini biyolojiden jeolojiye ve gezegensel süreçlere uzanan sekiz küçük hedefe ayırdı.
Bilimin de desteğiyle, Curiousitiy, çevreyi daha iyi incelemek için gemide şunları da içeren bir araç setine sahiptir:
Peyzajın veya minerallerin yakın planlarının fotoğraflarını çekebilen kameralar: Direkt Kamera (Mastcam), Mars El Objektifi Görüntüleyici (MAHLI) ve Mars İniş Görüntüleyici (MARDI).
Mars yüzeyindeki minerallerin bileşimini daha iyi karakterize etmek için spektrometreler: Alfa Parçacık X-Işını Spektrometresi (APXS), Kimya ve Kamera (ChemCam), Kimya ve Mineraloji X-Işını Kırınımı / X-Işını Floresans Cihazı (CheMin) ve Örnek Analizi Mars (SAM).
Radyasyon detektörleri, yüzeydeki radyasyonun ne kadar olduğuna dair bir bilgi edinir ve bu da, orada insanlı keşif yapılıp yapılamayacağını ve mikropların yaşayıp yaşayamayacağını anlamamıza yardımcı olur. Bunlar : Radyasyon Değerlendirme Dedektörü (RAD) ve Nötron Dinamik Albedosu (DAN).
Mevcut hava koşullarına bakmak için çevre sensörleri: Rover Çevre İzleme İstasyonu (REMS).
Temel olarak iniş sırasında kullanılan atmosferik bir sensör: Mars Bilim Laboratuvarı Giriş ve İniş Cihazı (MEDLI).
Karmaşık bir iniş
Uzay aracı, 26 Kasım 2011’de Florida’daki Cape Canaveral’dan fırlatıldı ve NASA’nın “Yedi Dakika Terörü” olarak adlandırdığı tehlikeli bir inişten sonra 6 Ağustos 2012’de Mars’a ulaştı. Curiosity’nin ağırlığı nedeniyle NASA, geçmişte kullanılan arazi torbalarıyla yuvarlanma yönteminin işe yaramayacağını belirledi. Bunun yerine rover, karaya inmek için son derece karmaşık manevralar dizisinden geçti.
Atmosfere ateşli bir girişten sonra, uzay aracını yavaşlatmak için süpersonik paraşütün devreye girmesi gerekiyordu. NASA yetkilileri, uzay aracının yüzeye çakılmasını engellemek için paraşütün 65.000 libre (29.480 kg) dayanması gerektiğini söyledi.
Paraşüt altında, MSL(Mars Science Laboratory), yüzeyde bir radar sabitlemesi yapmak ve yüksekliğini saptamak üzere altındaki ısı kalkanını çıkarır. Paraşüt, MSL’yi iniş için çok fazla olan 200 mil/saat (322 km/s) hıza kadar yavaşlatabilirdi. Mühendisler, paraşütten kurtulmak için bir yöntem tasarladı ve iniş sürecinin son kısmı için roketleri kullandı.
Yüzeyin yaklaşık 60 feet (18 m) üstünde, MSL’nin “skycrane” konuşlandırıldı. İniş takımı roketin altında 20 ft (6 m) bir urgan kullanarak sallandı. MSL, 2.4 km/s hızda düşüp Gale Kraterindeki yere hafifçe indikten sonra, skycrane bağlantıyı kopardı ve uçtu, yüzeye çarptı. NASA personeli, roverın inişini canlı izledi. Curiosity’nin güvende olduğuna dair bir onay aldıklarında, mühendisler yumruklarını kaldırım zafer edasıyla zıpladılar. İniş haberleri, gazete ve televizyon gibi geleneksel yayınlar ayrıca Twitter ve Facebook gibi sosyal medya aracılığıyla yayıldı.
Yaşam belirtisi aramak için araçlar
Roverın, yaşanabilirliği aramak için birkaç aracı vardır. Bunlar arasında, su elementlerinden biri olan hidrojen atomlarıyla karşılaştığında yavaşlayacak olan nötronlar ile yüzeyi bombardıman eden bir deney vardır
Curiosity’nin 2 metrelik kolları yüzeyden numuneler alabilir ve onları içeride pişirebilir,çıkan gazları koklayıp kayaların ve toprakların nasıl oluştuğuna dair ipuçları bulmak için onları analiz eder.
Curiosity’nin Örnek Analiz aracı, eğer organik materyal kanıtı toplarsa, bunu iki kez kontrol edebilir. Curiosity’nin önünde, folyo kaplamasının altında, yapay organik bileşiklerle dolu bir çok seramik bloklar bulunmaktadır. Curiosity, bu blokların her birine delebilir ve bileşimini ölçmek için numuneyi fırına koyabilir.
Geziciyi çevreleyen yüksek çözünürlüklü kameralar, hareket ettikçe resimler çekerek dünyadaki yerlerle karşılaştırılabilecek görseller sağlar. Bu, Curiosity bir dere yatağının kanıtını bulduğunda kullanıldı.
2014 Eylül ayında Curiosity onun bilim hedefine ulaştı, NASA gidişatı gözden geçirdikten kısa bir süre sonra roverın daha az sürüş yapması ve yaşanabilir yerler için daha çok arama yapası gerektiğini söyledi. Artık yokuşta ilerlerken yokuştaki katmanları dikkatle değerlendiriyor. Amaç, Mars ikliminin ıslak bir geçmişten günümüzün kuru ve asidik koşullarına nasıl dönüştüğünü görmektir.
Yaşam için kanıt: Organik moleküller ve metan
Curiosity’nin baş görevi, Mars’ın yaşam için uygun olup olmadığını tespit etmektir. Canlı formu kendisi bulmak için tasarlanmamış olsa da, rover, çevreye ilişkin bilgileri geri getirebilecek bir dizi araç taşır.
Curiosity, 2013’ün başında Mars’ın geçmişte yaşanabilir koşullara sahip olduğunu gösteren bilgileri gönderdiğinde turnayı gözünden vurdu.
Curiosity’nin Mars’ta bulduğu “yapı taşları” olarak kabul edilen kükürt, azot, hidrojen, oksijen, fosfor ve karbon elementlerini veya yaşamı destekleyebilecek temel unsurları içeren numunelerden alınan toz, yaşamın kendisinin kanıtı olmasa da, buluntu görevinde yer alan bilim adamlarına hala heyecan veriyordu.
NASA’nın Mars Keşif Programı bilim insanı olan Michael Meyer, “Bu görev için temel bir soru, Mars’ın yaşanabilir bir ortamı destekleyip desteklemeyeceğidir.” Dedi. “Elde ettiğimiz bilgilere göre, cevap evet.”
Bilim adamları ayrıca, 2013 sonlarında ve 2014 başlarında Mars’ta metan düzeylerinde, milyarda 7 parça (her zamanki 0,3 ppb’den 0,8 ppb’ye kadar) büyük bir artış saptadılar. Bu kayda değer bir bulguydu, çünkü bazı durumlarda, metan mikrobiyal yaşamın bir göstergesidir. Ancak jeolojik süreçlere de işaret edebilir. 2016 yılında, ekip metan artışının mevsimsel bir olay olmadığını belirledi. Lakin metandaki daha küçük arka plan değişiklikleri mevsimlere bağlı olabilir.
Curiosity, aynı zamanda, Aralık 2014’te açıklandığı gibi, Mars’ta organiklerin ilk kesin tanımlamasını yaptı. Organikler, yaşamın yapı taşları olarak kabul edilir, ancak kimyasal tepkimelerle de yaratılabildikleri için yaşamın varlığına işaret etmezler.
O sıralarda NASA şöyle bir açıklama yaptı:“Ekip, Gale Krateri’nde yaşam olduğunu söyleyemese de, keşif, eski çevrenin, yaşam için bir yapı taşı ve yaşam için bir enerji kaynağı olarak kullanılmak üzere azaltılmış organik moleküller sunduğunu gösteriyor”.
2015 yılında Lunar ve Gezegen Bilim konferansında yayınlanan ilk sonuçlar, bilim adamlarının Curiosity roverın içinde saklanan Marslı örneklerde karmaşık organik moleküller bulunduğunu, ancak beklenmedik bir yöntem kullanıldığını gösterdi. 2018’de, Curiosity’nin çalışmasına dayanan sonuçlar, Mars’ta yaşamın mümkün olduğuna dair daha fazla kanıt ekledi. Bir çalışma, 3,5 milyar yıllık kayalarda daha fazla organik molekülün keşfini tarif ederken, diğeri atmosferdeki metan konsantrasyonlarının mevsimsel olarak değiştiğini gösterdi. (Mevsimsel değişiklikler, gazın canlı organizmalardan üretildiği anlamına gelebilir, ancak bunun henüz kesin bir kanıtı yoktur.)
Çevreyi kontrol etmek
Yaşanabilirlik için araştırmanın yanı sıra, Curiosity, çevre hakkında daha fazla bilgi edinmek için tasarlanan diğer araçlara sahiptir. Bu hedefler arasında, mekanın nihai bir insanlı görevler için ne kadar uygun olacağını belirlemek için sürekli bir hava durumu ve radyasyon gözlem kaydı olması gerekmektedir.
Curiosity Radyasyon Değerlendirme Dedektörü, yerdeki ve atmosferdeki radyasyonu ölçmek için saatte 15 dakika çalışır. Bazı bilim adamları, “ikincil ışınları” (atmosferdeki gaz moleküllerine çarptıktan sonra düşük enerjili parçacıklar oluşturabilen radyasyon) ölçmekle ilgilenirler. Bu işlem tarafından üretilen gama ışınları veya nötronlar, insanlar için risk oluşturabilir. Ek olarak, Curiosity’nin güvertesine sıkıştırılmış bir ultraviyole sensörü sürekli olarak radyasyonu kaydeder.
Aralık 2013’te, NASA, Curiosity tarafından ölçülen radyasyon seviyelerini, gelecekte mürettebatlı bir Mars misyonu için yönetilebilir hale getirdi. Curiosity’nin Radyasyon Değerlendirme Dedektörü’nün belirlediğine göre Mars’a giderken 180 gün, yüzeyde 500 gün ve geri dönerken 180 gün süren bir görev, 1.01 sievert (canlı dokunun maruz kaldığı radyasyonun etkisini gösteren “doz eşdeğeri”nin SI sistemindeki birimi) dozunu yaratacak. Avrupa Uzay Ajansı astronotlarının toplam yaşam süresi limiti, kişinin yaşamı boyunca ölümcül kanser riskinde yüzde 5’lik bir artışa sebep olan 1 sieverttir.
Rover Çevre İzleme İstasyonu rüzgarın hızını ölçer ve yönünü çizer, aynı zamanda çevredeki havadaki sıcaklığı ve nemi belirler. 2016 yılına gelindiğinde, bilim adamları atmosferdeki basınç ve hava nemindeki uzun vadeli eğilimleri görebildiler. Bu değişikliklerin bir kısmı, kışın kutuplarda oluşan karbon dioksit buzulların ilkbaharda erimesiyle ve çok miktarda nemi havaya boşaltmasıyla meydana gelir.
Haziran 2017’de NASA, Curiosity’nin hedefleri kendisinin seçmesine izin verecek yeni bir yazılım güncellemesi olduğunu duyurdu. Autonomous Exploration for Gathering Increased Science (AEGIS) olarak adlandırılan bu güncelleme, yapay zekânın uzak bir uzay aracında ilk kez konuşlandırılmasını temsil etti.
2018’in başlarında, Curiosity, Mars’taki eski göllerden oluşturulmuş kristallerin resimlerini gönderdi. Bu kristaller için birden fazla hipotez vardır, ancak bir olasılık, kristallerin buharlaşan bir su gölünden konsantre edilmiş tuzlardan oluşmuş olmasıdır.
Rover ile ilgili sorunlar
Curiosity’nin yüzeye inmesinden kısa bir süre sonra, MTBSTFA (N-metil-N-tert-butildimetilsilil-trifloroasetamid) sıvısı ile çalışılan bir “ıslak kimya” deneyinden gelen buharlar, bir gaz kokusu analiz cihazını kirletmiştir. Bilim adamları, toplanan örneklerin buharla reaksiyona girdiğinin farkında olduklarından, buharı analiz ettikten sonra organik maddeleri ayrıştırmak ve korumak için bir yol bulmak zorunda kaldılar..
Curiosity, iniş yaptıktan sadece 6 ay sonra roverı Dünya’yla ile iletişimini sonsuza kadar yitirmesine sebebiyet verebilecek tehlikeli bir bilgisayar aksaklığı yaşadı. 2016’da gerçekleşen bir başka aksaklıkta rover bilim çalışmasını durdurdu, kısa süre sonra görevine kaldığı yerden devam etti.
İnişten sonraki aylarda, rover tekerleklerinin beklenenden çok daha hızlı aşındığı açıklandı. 2014 yılına gelindiğinde, deliklerin oluşmasını yavaşlatmak üzere denetleyiciler roverı yönlendirdi. Temmuz 2014 tarihli bir röportajda, NASA’nın Pasadena’daki Jet Propulsion Laboratory’deki (JPL) Curiosity proje müdürü Jim Erickson, “Curiosity hasar görüyor. Bu, geçen yılın sonunda aldığımın sürprizdi.” dedi. “Biz hep olduğu gibi tekerleklerde yeni delikler oluşmasını bekliyorduk. Deliklerin bizim gördüğümüz büyüklükte kalması büyük sürpriz oldu.”
NASA, 2015 yılının Şubat ayında Mount Sharp’ta yeni bir sondaj tekniğine öncülük etti ve bazı bölgelerdeki yumuşak kayalarla çalışma gereksinimini daha düşük bir ayarda gerçekleştirmeye başladı. (Daha önce, bir kaya örneği matkapla delindikten sonra paramparça oldu.) Cruiosity’nin matkap ucundaki iki sabitleme direği ile bağlantılı bir motorun çalışmasını engelleyen mekanik bir sorun vardı. NASA birkaç alternatif sondaj tekniğini denedi ve 20 Mayıs 2018’de matkap, ilk örneklerini 18 aydan daha uzun bir sürede elde etti.
İlgili görevler ve gelecekteki görevler
Kızıl Gezegen’de Curiosity’nin tek başına çalışmadığı unutulmamalıdır. Birçok ülkenin uzay araçları ona eşlik eder, çoğu zaman bilim hedeflerine ulaşmak için işbirliği içinde çalışırlar. NASA’nın Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), yüzeyin yüksek çözünürlüklü görüntülerini sağlar. MAVEN adlı başka bir orbiter (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN mission) Mars atmosferini atmosferik kayıplar ve diğer ilginç olaylar açısından inceliyor. Diğer yörüngedeki görevler arasında Avrupa’nın Mars Express’i, Avrupa ExoMars Trace Gas Orbiter’i ve Hindistan’ın Mars Orbiting Mission’ı yer alıyor.
2018’in ortalarından itibaren, Curiosity, 2004’ten bu yana yüzeye dolanan Opportunity adlı başka bir NASA roverı ile birlikte yüzey üzerinde çalışıyor. Opportunity başlangıçta 90 günlük bir görev için tasarlandı, ancak Mars’ta 14 yıldan uzun bir süredir aktif olmaya devam ediyor. Ovaları ve iki büyük kraterleri keşfederken geçmiş su kanıtlarını da buldu. Odyssey isimli NASA roverı, Curiosity ve Opportunity için bir iletişim rölesi görevi görürken, aynı zamanda su buzu aramak gibi kendi bilimin görevini de gerçekleştirir.
NASA’nın InSight misyonu – Mars’ın iç kısmını araştırmak için tasarlanmış bir probe- 5 Mayıs 2018’de Kızıl Gezegen için fırlatıldı ve 26 Kasım 2018’de karaya iniş yaptı. Avrupa Uzay Ajansı’nın ExoMars gezgini 2020’de Mars’ta eski yaşamın kanıtlarını aramak için başlatılacak. Ve NASA, aynı zamanda, Curiosity’nin tasarımına dayanan Mars 2020 adında bir varis rover görevini de planlıyor. Ancak Mars 2020, eski yaşamı daha iyi anlamak için farklı aletler taşıyacak. Ayrıca önümüzdeki yıllarda olası bir dönüş görevi için umut verici örnekleri saklayacak.
NASA daha uzak bir gelecekte, Mars’ta insanlı bir misyondan söz etti – belki de 2030’larda. Ancak 2017’nin sonlarında Trump yönetimi, ajansı öncelikle insanları Ay’a geri göndermekle görevlendirdi. Onun yönetimi ayrıca Uluslararası Uzay İstasyonuna yönelik fonların, Deep Space Gateway olarak adlandırılan bir ay uzay istasyonu girişimi için bütçe odası yapmak üzere, 2025’te sona ermesini istedi.
Karanlık enerji, astronomların düşündüğünden de gizemli olabilir.
Bilim adamları ilk olarak, evrenin genişlemesinin hızlandığına dair şaşırtıcı keşfi açıklamak için bu görünmez gücün, yani karanlık enerjinin, varlığını öne sürdüler (Bu bulgu 2011’de üç araştırmacıya Nobel Fizik Ödülü kazandırdı).
Evrimin ve evrenin yapısını açıklamada en çok kullanılan astrofiziksel model karanlık enerjiyi sabit olarak kabul eder. Doğrusu birçok astronom karanlık enerjinin, Einstein’ın 1917’de genel görelilik teorisinin bir parçası olarak gösterdiği kozmolojik bir sabit olduğuna inanmaktadır.
Ancak kuasar olarak bilinen büyük ve parlak kara delikler üzerinde yapılan yeni bir araştırma, karanlık enerjinin kozmolojik sabit ya da herhangi bir sabit olduğu konusunda bir yanlış anlaşılma olabileceğini gösteriyor. Araştırma ekibi üyelerini söylediğine göre, bu güç 13,8 milyar yıl önce evrenin doğumundan bu yana değişmiş olabilir.
Floransa Üniversitesi’nden yazar Guido Risaliti, bir demecinde: “Büyük Patlama’dan sadece bir milyar yıl sonraki kuasarları gözlemledik ve evrenin genişleme hızının o zamandan bu zamana kadar sandığımızdan çok daha hızlı olduğunu tespit ettik. Bu, kozmos büyüdükçe karanlık enerjinin daha da güçleneceği anlamına gelebilir.” dedi.
Kuasarlar, galaksilerin kalbinde hızla büyüyen süper kütleli karadeliklerdir. Kuasarların inanılmaz parlaklığı -kuasarlar evrendeki en parlak nesnelerdir- karadeliklerin etrafında dönen malzeme disklerinden kaynaklanır. Bu hızla dönen diskler, yakındaki sıcak gaz bulutlarında elektronlara çarpan yüksek miktarda ultraviyole (UV) ışığı üretir. Bu tür etkileşimler, UV ışınımını X ışını seviyesine yükselterek yüksek enerjili ışığın birden fazla dalga boyunda güçlü bir parlama oluşturur.
Risaliti ve Durham Üniversitesi’nden Elisabetta Lusso’nun belirlediğine göre, bu iki ışık türü arasındaki ilişki bir kuasara olan mesafeyi ortaya çıkarabilir. Yeni çalışmada ikili, bu ilişkiyi yaklaşık 1600 kuasarda incelemiştir. Bunu yaparlarken kuasarların X ışını ışığını gözlemlemek için NASA’nın Chandra X-Işını Gözlemevi’ni ve Avrupa Uzay Ajansı’nın XMM-Newton Uzay Aracı’nı kullandılar; ayrıca nesnelerin UV ışığı çıkışını analiz etmek için yer tabanlı Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması’nı da çalışmalarına dahil ettiler.
Risaliti ve Lusso, birçok kuasarın inanılmaz derecede uzak olduğunu tespit etti. Örneğin bize en uzakta bulunan kuasar, Büyük Patlama’dan yalnızca 1,1 milyar yıl sonra kozmosa büyük miktarda ışık yaymaktaydı.
Evren’in genişleme oranı üzerine önceki çalışma -1990’ların sonunda karanlık enerji kavramını tanıtan çalışmalar da dahil olmak üzere- genellikle süpernova patlamalarının “standart mumlar” olarak gözlemlenmesine dayanıyordu. Araştırmacılar, gerçek parlaklığı bilinen bu nesnelere olan uzaklığı belirlediler ve ışıklarının ne kadar “kırmızıya kaydığını” analiz ederek (daha uzun dalga boyuna gererek) Dünya’ya göre ne kadar hızlı hareket ettiğini belirlediler.
Süpernovalar, daha güçlü ve etkileyici olsalar da kuasarlardan çok daha az parlaklığa sahiptirler ve bu sebeple çok uzaktan gözlemlenemezler. Bu nedenle bu yeni çalışma araştırmacılara daha geniş bir zaman diliminde evrenin genişlemesini belirlemek için kullanılabilecek “başka bir” standart mum veriyor.
Ancak yine de Risaliti ve Lusso bazı süpernova ölçümlerine de baktı.
Lusso, “Bu yeni bir teknik olduğundan, bu yöntemin bize güvenilir sonuçlar verdiğini göstermek için fazladan adımlar attık.” Dedi. “Tekniğimizden elde ettiğimiz sonuçlarla 9 milyar yıl önceki süpernovaların ölçümlerinden elde ettiğimiz sonuçların eşleştiğini gösterdik, bu da sonuçlarımızın önceki sonuçlarda bile inanılır olduğuna dair bize güven verdi.”
Chandra X-Işını Gözlemevi’nin görüntülediği, bir karadeliğin dönüş hızını hesaplayarak karanlık enerjiye dair bilgiler elde etmek için PSS 0955+5940 objesine ait kare. Telif: NASA/CXC/Univ. of Florence/G.Risaliti & E.Lusso
Yeni sonuçlar, nispeten yakınlardaki süpernovaların daha önceki gözlemleriyle tutarlı. Önceki çalışma, görünüşe göre erken evreninkine kıyasla (Büyük Patlama’dan kalan eski ışık, mikrodalga arkaplanın ölçümlerinden türetildiği gibi) açıkça hızlandırılmış bir genişleme oranı buldu.
Risaliti, “Bazı bilim insanları, karanlık enerjini gücünün artması olasılığını da içeren bu tutarsızlığı açıklamak için yeni bir fizik gerekebileceğini öne sürdüler. Yeni sonuçlarımız bu öneriyle aynı fikirde.” dedi.
Yeni çalışma 28 Ocak Pazartesi günü Nature Astronomy dergisinde çevrimiçi olarak yayınlandı. Çevrimiçi yayın sitesi arXiv.org’ta ücretsiz olarak okuyabilirsiniz.
İsveç Doğa Tarihi Müzesi’nden Jeremy Bellucci ve meslektaşları, neredeyse yarım asır önce Apollo astronotları tarafından Ay’ın yüzeyinden toplanan kaya örneklerinde sıra dışı bir bulguya rastladılar.
Bilim insanları, 1971 yılındaki Apollo 14 görevinde toplanan örnek 14321’in bir parçası üzerinde yaptıkları araştırma sonrası buna ulaştılar. Kapsamlı jeokimyasal analizlerinden sonra bu kaya parçasının yüksek ihtimalle Dünya menşeili olduğu sonucuna vardılar. Bu kaya parçasının 4 milyar yıl önceki göktaşı çarpması sırasında Dünya’dan ayrılıp uzaya fırladığı ve ardından da Ay’ın yüzeyine indiği düşünülüyor. Eğer bu çıkarımlar doğruysa, bu kaya parçası Dünya’da oluşup başka gezegensel cisimde bulunan ilk göktaşı olmakla kalmayıp Dünya’ya ait en eski kaya parçalarından biri olmuş olacak.
9 kilogramlık bu kaya parçası: örnek 14321 ,diğer adıyla “Büyük Bertha” ve kendisi Ay’dan Dünya’ya getirilen en büyük üçüncü örnek. Astronotlar Alan Shepard ve Ed Mitchell onu ikinci Apollo 14 ay yürüyüşleri esnasında Cone Krateri’nin kenarında buldular.
Bilim insanları bu olayın, Dünya’da olağanüstü asteroit çarpışmalarının olduğu, Geç Dönem Ağır Bombardıman zamanında gerçekleştiğini söylüyorlar. Bu kaya parçasının aynı zamanda Ay menşeili olabileceğini de göz önünde bulunduran bilim insanları, daha önce hiç bu kadar düşük sıcaklıklarda ve bu kadar yüksek oksijen içerikli bir Ay kayasının bulunmadığını belirtiyorlar. Eğer ki bu kaya parçası Ay’da oluştu ise Ay’ın veya en azından Ay’ın bir bölümünün, geçmişte düşünülenden daha Dünya benzeri ve su açısından zengin olduğu ortaya çıkıyor.
Bu olasılıkların her ikisi de Ian Crawford ve Dirk Schulze-Makuch tarafından ortaya atılan önceden Ay’ın yaşanabilir olduğu ve hatta bir süreliğine mikrop düzeyinde yaşam olduğu hipotezini destekliyor. Eğer 14321 numaralı örnek gerçekten Dünya’dan ise, bu olayın Ay’ın Dünya’ya 3 kat daha yakın olduğu zamanda gerçekleştiğini de gösterir. Kaya parçasının yolculuğu Dünya’da yaşam başladıktan sonra da gerçekleşmiş olabilir ki bu bize astrobiyolojinin en büyük gizemini çözmede yardımcı olabilir: Dünya’da hayat nerede ve ne zaman başladı?
Eğer ki bu parça Ay’da oluştuysa (ki bunun olasılığı düşük görünüyor) bu durum, Ay’da bir zamanlar yaşanılabilir bir bölge olduğu ihtimalini arttırır. Ay’da suyla dolu göletler ve onun içinde yaşayan, üreyen mikroplar gerçek olabilir o zaman.
Her iki olasılıktan çıkarabileceğimiz kesin bir şey varsa o da: Ay’ı sandığımız kadar iyi tanımadığımız gerçeğidir. Hâlâ çözülmeyi bekleyen birçok soru var ki bazı cevaplar evrendeki yaşam anlayışımızı derinden etkileyebilir.
Ay’a gidip daha çok örnek toplamanın zamanı geldi!
Mars gezegeni bir asırdan fazla bir süredir bilim insanlarını büyüledi. Bugün, Dünya’dan 100 kat daha ince bir karbondioksit atmosferine sahip soğuk bir çöl dünyası. Ancak kanıtlar, güneş sistemimizin ilk tarihlerinde Mars’ın bir okyanusun suyuna sahip olduğunu gösteriyor. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu gezegenin ıslaktan kuru hale geçişini ve bunun geçmiş ve şimdiki yaşanılabilirliği hakkında ne anlama geldiğini öğrenmek için çalışacaktır.
Mars, Washington, DC’deki Astronomi Araştırmaları Üniversiteler Birliği’nin (AURA) gezegen astronomu ve genel başkan yardımcısı Heidi Hammel tarafından yönetilen Garantili Zaman Gözlem (GTO) projesinin bir parçası olarak hedeflenecek. GTO programı, Webb’in bilim yeteneklerini geliştirmek için NASA ile birlikte çalışan bilim adamlarına geliştirme aşaması boyunca zaman sağlayacak. Hammel, 2003 yılında NASA tarafından JWST Disiplinlerarası Bilim İnsanı olarak seçildi. Mars, Döngü 1 olarak bilinen ilk işletme yılı boyunca Mayıs-Eylül 2020 arasında Webb’e görünecek.
Hammel, “Webb, Mars atmosferindeki son derece ilginç kimya ölçümlerini geri getirecek” dedi. “Ve en önemlisi, bu Mars verileri, gelecek dönemlerde Webb ile daha detaylı Mars gözlemleri planlamalarını sağlamak için gezegensel topluluğa hemen sunulacak.”
NASA’nın Washington’daki DCA Genel Merkezi Planet Bilimleri Bölümü direktörü Jim Green, “Hepimiz Webb’in Mars gözlemlerini dört gözle bekliyoruz. Sadece bu gözlemlerin olağanüstü bilimsel keşif potansiyeli ile fantastik olacağını biliyorum.” dedi.
Webb’in avantajları ve zorlukları
Mars, güneş sistemimizdeki diğer gezegenlerden daha fazla misyon tarafından ziyaret edildi. Şu anda altı aktif uzay aracı tarafından yörüngede iken, iki gezici yüzeyinde gezer. Webb bu yakın misyonları tamamlayan çeşitli yetenekler sunuyor.
Bir anahtar özellik, Webb’in Mars’ın tüm diskini tek seferde ve anlık olarak çekebilmesidir. Buna karşın, yörünge uyduları tam bir harita oluşturmak için zaman ayırırlar ve bu nedenle günlük değişkenlikten etkilenebilirler, geziciler ise yalnızca bir yeri ölçebilir. Webb ayrıca mükemmel spektral çözünürlükten (ışığın dalga boylarındaki küçük farklılıkları ölçebilme yeteneği) ve Dünya’dan ölçümler yapılmasına engel olacak rahatsız edici bir atmosferi olmamasından faydalanır.
Bununla birlikte, Mars’ı Webb ile gözlemlemek kolay olmayacak. NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Geronimo Villanueva, “Webb, son derece soluk ve uzak hedefleri saptayabilecek şekilde tasarlandı, ancak Mars parlak ve yakın.” Sonuç olarak, gözlemler, Webb’in hassas enstrümanlarını ışıkla mahvetmemek için özenle tasarlanacaktır.
Webb ile güneş sistemi programını koordine eden Stefanie Milam, “Çok önemli bir şekilde, Mars’ın gözlemleri, güneş sistemimizi araştırırken kilit öneme sahip olan, gökyüzünde hareket eden nesneleri izleme konusundaki Webb’in yeteneklerini de test edecek” dedi.
Su ve metan
Bir zamanlar Mars yüzeyinde bulunan suyun çoğu, güneşten gelen su moleküllerini ayıran ultraviyole ışığından dolayı zamanla kaybedildi. Araştırmacılar, Mars atmosferindeki iki hafif su türünün bolluğunu ölçerek ne kadar suyun kaybolduğunu tahmin edebilirler – normal su (H2O) ve ağır su (HDO). Zaman içinde daha hafif olan hidrojen kaçışının H2O’nun HDO’ya oranında yol açtığı çarpıklık uzaya ne kadar su kaçtığını gösterir. Webb bu oranı farklı zamanlarda, mevsimlerde ve yerlerde ölçebilecek.
“Webb sayesinde H2O’nun HDO’ya oranının Mars’ta gerçek anlamda ne kadar kaybedildiğini belirleyip doğru bir ölçüm elde edebiliyoruz. Suyun nasıl polar buz, atmosfer ve toprak ile yer değiştirdiğini de tespit edebiliyoruz. “dedi Villanueva.
Mars’taki suyun çoğu buzla sınırlı kalsa da, yeraltı akiferlerinde bir miktar sıvı su bulunma olasılığı devam etmektedir. Bu potansiyel rezervuarlar bile hayata ev sahipliği yapabilir. Bu ilginç fikir 2003’te, gökbilimciler Mars atmosferinde metan tespit ettiğinde bir destek aldı. Jeolojik işlemlerden de gelmesine rağmen metan, bakteri tarafından üretilebilir. Webb’in verileri bu metan eriklerinin kökeni için yeni ipuçları sağlayabilir.
James Webb Uzay Teleskobu, gelecek on yılın dünyanın önde gelen kızılötesi uzay gözlemevidir. Webb güneş sistemimizin gizemlerini çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyaların ötesine bakacak ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve içindeki yerimizi sorgulayacaktır. Webb, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve Kanada Uzay Ajansı (CSA) ortaklığı ile NASA liderliğindeki uluslararası bir programdır.
Oumuamua, 19 Ekim 2017’de Hawaii Üniversitesi’nin Pan-STARRS1 teleskobu ile keşfedildi. Keşfini takip eden haftalarda Oumuamua’yı gözlemleyen teleskoplardan biri de NASA’nın Spitzer Uzay Teleskobu’ydu.
Eylül’ün başlarında Oumuamua Dünya’ya en yakın konumdayken Spitzer’in onu algılayamaması, nesnenin büyüklüğüyle alakalı yeni bir üst sınır koyuyor.
Oumuamua’da geçen yıl meydana gelen hafif hız ve yön değişikliklerinden gaz çıkışının sorumlu olduğunu öne süren araştırma raporu ile yeni boyut sınırı tutarlıdır. Çıkan gazın, nesneyi hareket ettiren küçük bir itici gibi davranması, bunun kuyruklu yıldıza benzer bir şekilde donmuş gazlardan oluştuğunu gösterdi.
Oumuamua, Güneş sistemindeki olağan kuyruklu yıldızlardan küçüktür. Birden fazla yeryüzü teleskobu ve NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ile yapılan detaylı gözlemler, Oumuamua’nın yüzeyinden yansıyan Güneş ışınlarından hareketle, nesnenin maksimum uzunluğunun 2,600 feet (800 metre) olduğunu gösteriyor.
Oumuamua‘ nın Spitzer’in tespit etmesi için çok ufak olduğu gerçeği, nesnenin toplam yüzey alanı üzerinde bir sınır oluşturur. Bununla birlikte, daha kolay algılayabilmek için boyut sınırları, küresel olsaydı Oumuamua‘nın çapı ne olurdu diye sunulur. Boyutları algılamak için kızılötesi ve sıcaklık verilerini kullanan Spitzer’in ölçümlerine göre Oumuamua‘nın küresel çapı ‘1,440 feet (440 metre), 460 feet (140 metre) veya belki de 320 feet (100 metre) kadar küçük olabilir.
Yeni çalışma, Oumuamua‘nın güneş sistemimizde yer alan kuyruklu yıldızlardan 10 kat daha fazla yansıtıcı olabileceğini öne sürüyor. Kızılötesi ışık büyük ölçüde “sıcak” nesneler tarafından üretilen ısı radyasyonu olduğu için, bir kuyruklu yıldız veya asteroidin sıcaklığını belirlemek için hatta nesnenin yüzeyinin yansıtıcılığını(albedo) belirlemek için kullanılabilir. Güneş ışığındaki koyu bir tişört, hafif bir ışığa göre daha hızlı ısınırken, düşük yansıtıcılığa sahip bir nesne, yüksek yansıtıcılığa sahip bir nesneden daha fazla ısıyı korur. Yani daha düşük bir sıcaklık daha yüksek albedo anlamına gelir.
Bir kuyrukluyıldızın albedosu ömrü boyunca değişebilir. Güneş’e yaklaştığında, bir kuyruklu yıldızın buzu ısınır ve doğrudan gaza dönüşür, kuyrukluyıldızın yüzeyinin tozu gider ve daha yansıtıcı buz açığa çıkar. Oumuamua, yüzeyini yenileyebilecek herhangi bir yıldızdan uzak, milyonlarca yıl boyunca yıldızlararası uzayda seyahat ediyordu. Ancak, keşfinden beş hafta önce, Güneş’e son derece yakın bir konuma geldiğinde, yüzeyi bu tür bir “gazdan arındırma” ile yenilenmiş olabilir. Toz ve kiri temizlemenin yanı sıra, açığa çıkan gazın bir kısmı, Oumuamua‘ nın yüzeyini yansıtıcı bir buz ve kar tabakası ile kaplanmış olabilir.
Oumuamua güneş sistemimizden çıkış yolunda ve mevcut herhangi bir teleskobun ulaşabileceğinin çok ötesinde. “Genellikle, bir kuyruklu yıldızdan bir ölçüm elde edersek geri dönüp ne gördüğümüzü anlayana kadar tekrar ölçeriz” diyor JPL’deki Yakın Dünya Nesneleri Araştırma Merkezi’nden (CNEOS) Davide Farnocchia ve şunu ekliyor: “Ama bu sonsuza dek yok oldu, biz muhtemelen öğrenebileceğimiz kadarın tamamını biliyoruz.”
Astrofizikçiler, gök adaların oluşumları ve evrimleri hakkında yeni bilgilere ulaştı.
Astrofizikçiler; kara deliklerin, karanlık maddenin dağılımını nasıl etkilediğini, ağır metallerin nasıl oluştuğunu ve evrende dağıldığını, ve manyetik alanların nerede başladığını hesapladılar. Bunu mümkün kılmak için geliştirilen yeni evren simülasyonu, şu ana kadar yapılmış en geniş kapsamlı simülasyon olma özelliğini taşıyor.
Çökmüş karanlık madde yapılarının (turuncu ve beyaz renklerde) etrafındaki kozmik gazların (mavi renkte) içindeki şok dalgalarının yoğunluğunun gösterimi.
Ses patlamasına benzer bir şekilde, şok dalgalarının içindeki gazlar, kozmik ipliklere ve gök adalara çarparken, oluşan sarsıntıyla ivmelenirler. Her gök adanın merkezinde bir süper kütleli kara delik bulunur. Yeni bir bilgisayar modeli ise, bu kütleçekim canavarlarının, evrenimizi ne denli büyük bir ölçüde etkilediğini gösteriyor. Araştırma ekibinde ise, Heidelberg Enstitüsü (Heidelberg Institute for Theoretical Studies / HITS), Max-Planck Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü (Max-Planck-Institutes for Astronomy and for Astrophysics / MPIA, Heidelberg / MPA, Garching), Birleşik Devletler’in Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (Massachusetts Institute of Technology / MIT), Harvard Üniversitesi (Harvard University) ve New York’taki Bilgisayımsal Astrofizik Merkezi’nden gelen bilim insanlarından oluşuyor. Yürüttükleri simülasyon “Illustris — The Next Generation” (IllustrisTNG), şu ana kadar yapılmış en geniş kapsamlı simülasyon olma özelliğini taşıyor. Basit fizik yasalarına dayanan bu simülasyoni evrenimizin Büyük Patlama’dan beri nasıl evrimleştiğini gösteriyor. Ondan önceki Illustris projesine ek olarak IllustrisTNG, bu evrimleşmede önemli rol oynayan fiziksel süreçleri içinde barındırıyor. IllustrisTNG’nin ilk bulguları “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” dergisinde 3 makale olarak paylaşıldı. Bu bulgular, kozmolojinin temel sorularını cevaplanmasında yardımcı olabilir.
Bilgisayardan Gerçekçi Bir Evren
IllustrisTNG’nin tahminince, kozmik gaz ağlarının ve karanlık maddenin birleşme noktalarındaki gök adaların boyutu ve şekli, gerçek gök adalarınkiyle benzer. Tarihte ilk defa, hidrodinamiksel simülasyonlar uzaydaki gök adaların ayrıntılı kümelenme modellerini hesaplayabilir. En yeni araştırmalarla birlikte, gözlemsel verilerin karşılaştırılmasıyla, IllustrisTNG’nin yüksek derecedeki gerçekçiliği ortaya çıkıyor. Bununla beraber, simülasyonlar, özellikle karanlık madde kozmosunun ‘omurgası’ konusunda, kozmik ağların zamanla nasıl değiştiğini de tahmin ediyor. Heidelberg Üniversitesi’nden Prof. Volker Springel şöyle diyor:
“Büyük ölçekte süper kütleli kara deliklerin maddenin dağılımındaki etkisinin bu denli kesinlikle tahmin edilmesi çok heyecan verici. Bu, ileride kozmolojik hesaplamaların doğruluğu için çok önemli.”
Gök adaların yaşamları boyunca yaşanan en önemli değişim
Bir başka araştırmada Dr. Dylan Nelson (MPA), kara deliklerin gök adalara olan önemli etkileri ortaya koydu. İçinde bulunan genç yıldızların yaydığı ışıkla mavi renkte parıldayan gök adalarda meydana gelen ani bir değişim yıldız oluşumunu sonlandırır, bundan dolayı da gök adanın içi yaşlı, kırmızı yıldızlarla kaplanır, ve “kırmızı ve ölü” gök adalarla dolu bir mezarlığa katılır. Dr. Nelson, bu olayı şöyle açıklıyor:
“Geniş eliptik gök adalardaki yıldız oluşumlarını durdurabilecek tek fiziksel varlık, merkezlerindeki süperkütleli kara deliklerdir. Bu kütleçekim tuzaklarının yarattığı boşalmaların hızı, ışık hızının yüzde onuna ulaşır; görece küçük kara delikten milyarlarca kat büyük yıldız sistemlerini etkileyebilir.”
Yıldızların parladığı yer: Gök adaların yapıları hakkında yeni bulgular
IllustrisTNG, araştırmacıların gök adaların oluşumundaki düzeni daha iyi anlamasını sağlıyor. Kuramcılara göre, ilk önce oluşan küçük gök adalar, kütleçekim etkisiyle birleşerek daha büyük nesnelere dönüşüyor. Gök adaların çarpışması, bazı gök adaları parçalıyor ve içindeki yıldızları, merkezi yeni oluşmuş büyük gök adalar olmak üzere, geniş yörüngelere oturtuyor. Tahmin edilen bu solgun yıldız çemberleri düşük yüzey parlaklığından dolayı gözlemlenmeleri çok güç, fakat IllustrisTNG astronomların hangi verilere bakmaları gerektiğini tamamen gösterdi. IllustrisTNG hakkındaki çalışmaları yürüten Dr. Annalisa Pillepich (MPIA) bunu şu şekilde açıklıyor:
“Artık tahminlerimiz düzenli bir biçimde gözlemciler tarafından denetleniyor. Bu da onu gök adalarınn oluşma düzeni hakkındaki kuramsal modelin önemli bir denetleyci haline getiriyor.
Özel kodlu astrofizik ve süper bilgisayar
Araştırmacılar proje için AREPO adlı yüksek ölçüde paralel hareketli ağ kodunun daha güçlü bir versiyonunu geliştirdi ve bunu Almanya’nın Stuttgart şehrindeki Yüksek Performansla Hesaplama Merkezi’nde bulunan en hızlı 19. anaçatı bilgisayarlar olan Hanzel Hen makinesinde kullandılar. IllustrisTNG, kozmik yapıların oluşumunu incelemek için oluşturulan şu ana kadarki en büyük hidrodinamik simülasyon. İki ana simülasyonlardan birini başlatmak için, 2 ay içerisinde 24 binden fazla işlemci kuruldu; bu sayede evreni temsil eden, bir milyar ışık yılı genişliğinde bir bölgede milyonlarca gökada oluştu. Volker Springel bu durum hakkında şunu söylüyor:
“German Gauss Centre for Supercomputing’den elde ettiğimiz fazladan hesaplama zamanı sayesinde bu alandaki teknoloji harikası ürün artık bizim eliimizde. Yaptığımız bu simülasyon sayesinde elimizde 500 terabitten fazla yeni veri var. Bu kadar fazla verinin hepsini incelememiz bizi uzun süre meşgul etmesiyle beraber, farklı astrofiziksel olaylara değişik bakış açılarıyla bakmamıza vesile olacak.”
Bu haber Science Daily adlı sitedeki haberden çevrilmiştir.
Birkaç ay içinde astronomlar yakın yörüngesindeki bir yıldızdan sinyal almak için teleskoplarını galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara deliğe (Sagittarius A*) doğrultacaklar ve bu onlara Einstein’ın genel görelilik kuramını test etmek için başka bir içerik daha sağlayacak. S0-2 adı verilen bu yıldız, S yıldızları olarak bilinen yıldız sınıfındaki yıldızlardan (S tipi yıldızlarla karıştırılmasın) bir tanesi ve yaklaşık 4.3 milyon Güneş kütlesinde olan Sgr A*’nın (Sagittarius A*’nın kısaltması) yakın yörüngesinde bulunuyor.
S0-2’yi özel yapan şey ,eliptik yörüngesindeki kara deliğe en çok yaklaşan iki yıldızdan biri olmasıdır. Ve bu da yıldızın kara deliğin devasa çekim kuvvetinin etkilerini her 16 yılda bir göstermesi anlamına geliyor.
Genel göreliliğe göre ışık, güçlü bir yer çekimi alanı etkisinde ya gerilecek ya da kızıla kayacaktır. Küçük de olsa yıldızın yörüngesi de bundan etkilenecektir.
S0-2, galaksinin merkezine olan en yakın uzaklığı 17 ışık saatine (Güneş ile Neptün arasındaki mesafenin yaklaşık dört katı) ulaştığında ve ışık hızının yüzde 3’ü hızında giderken UCLA Galactic Center Group ile araştırmacılar bu değişikliklerin gerçekleşip gerçekleşmediğini dikkatli bir şekilde gözlemleyecek. Eğer bunu yaparlarsa genel göreliliği bir kez daha desteklemiş olacaklar.
Şimdi ise yeni bir çalışma sayesinde kırmızıya kayma ölçümünün yapılabileceğini biliyoruz. Fakat olası bir sorun vardı. Ya S0-2 bir ikili yıldızsa, tek bir yıldız değil de iki yıldızsa? Bu durum yapılacak ölçümleri zorlaştırır.
Araştırmaya göre, araştırmacılar olası bir ikili yıldız olarak görülen S0-2’ye yapılan ilk spektroskopik analiz sonucunda çıkarılan sonuca göre büyük ihtimalle S0-2 Güneş kütlesinin yaklaşık 15 katı olan tek bir yıldızdır. Eğer ona eşlik eden başka bir yıldız varsa, çok küçük olmalı ki planlanan bu gözlem üzerinde bir etkisi olmasın.
Galactic Center Group’un müdür yardımcısı Tuan Do, bu ölçümün o türde yapılacak ilk ölçüm olacağını söyledi.
“Yer çekimi, doğanın kuvvetlerinden detaylı bir şekilde en az ölçüm yapılmış olandır. Einstein’ın teorisi bugüne kadar bütün diğer ölçümlerden başarıyla çıktı. Bu yüzden eğer ölçülen sapmalar varsa bu kesinlikle yer çekiminin doğası hakkında birçok soruyu gündeme getirecektir! ”
Göreliliğin bir uygulaması olması nedeniyle S0-2 sadece büyüleyici değildir. Aynı zamanda o da diğer tüm S yıldızları kümesindeki yıldızlar gibi kendine özgüdür.
Yıldız süreçleri bakımından oldukça gençler ve bu da demek oluyor ki Sgr A*’ya yakın oldukları için kara deliğin gelgit kuvvetlerinin yıldız oluşum bölgelerini parçalayabileceği zorlu bir ortamda oluşmaları gerekiyor. O yüzden de tam olarak formlarını nasıl koruyabildikleri bir gizem olarak karşımıza çıkıyor ve bu, bizim bilmediğimiz başka bir yıldız oluşum mekanizması olabileceği anlamına geliyor.
Araştırmacılar S0-2’yi 1992 yılından beri gözlemliyorlar. Yani en yakın yörüngesini daha önce gözlemiş olmalılar. Aslında bunu Sgr A*’nın varlığını ispatlamak için kullandılar fakat aygıtlar yer çekiminden kaynaklanan yıldızın ışığındaki kızıla kaymayı gözlemlemek için yeterince hassas değildi. Ancak uzayı araştırmak için kullandığımız teknoloji 16 yıl boyunca bayağı gelişti.
“16 yıldır bunun için bekliyoruz. Kara deliğin şiddetli çekim etkisinde yıldızın nasıl davranacağını merak ediyoruz. S0-2 Einstein’ın teorisini mi takip edecek yoksa yıldız mevcut fizik yasalarına karşı mı gelecek? Yakında öğreneceğiz!” diyor başyazar Devin Chu.
S0-2’nin Sgr A*’nın yakınından 2018 ortalarında geçmesi bekleniyordu.
Bu arada ekibin yıldızın ayrıntılı analizini içeren makalesini The Astrophysical Journal’da bulabilirsiniz.
Karanlık madde ile gökadanın en eski yıldızları arasındaki benzerlikler zannettiğimizden de fazla olabilir.
Amber Jorgenson tarafından 2 Şubat 2018 Cuma günü yayımlandı.
Kütle çekimsel kırılma ile, Hubble Uzay Teleskobu’nun elde ettiği bilgilerle hazırlanan bu resimde, devasa gökada kümesini saran karanlık maddenin dağılımı mavi renkte gösteriliyor. J.-P. Kneib/ESA/NASA
Evrenimizde dolaşan, karanlık maddeyi oluşturan parçacıkların hızları, gökbilim insanlarının bu gizemli maddeyi daha iyi anlamaları için çok önemli bir bilgi. Her ne kadar araştırmacılar senelerdir karanlık maddenin hızını ölçmeye çalıştılarsa da, şu ana kadar hiçbir girişim başarılı olmadı. Cevabı bulabilmek için bir araya gelen bir grup araştırmacı ise ortaya farklı bir bakış açısı koydu: karanlık maddenin hızını gözlem yöntemiyle bulmak yerine, bir bilgisayar simülasyonuyla bulmak.
24 Ocak’ta Physical Review Letters adlı dergide yayımlanan makalelerinde, uluslarası astrofizikçilerden oluşan bu grup, onların ürettiği bilgisayar simülasyonunun yanında, gökadanın en eski yıldızlarının ölçümü, karanlık maddenin hızıyla ilgili bilgilere ışık tutabilir.
Bir basın açıklamasında, Princeton Üniversitesi’nde fizik alanında asistan profesör olan Mariangela Lisanti bu araştırma için şunları söyledi:
‘’Bu eski yıldızlar, bizim göremediğimiz karanlık madde için bir nevi hız ölçeri, onların sayesinde Dünya yakınlarındaki hız dağılımını ölçebiliriz. Eski yıldızlar için karanlık maddenin ışıklı izleyicisi tabirini kulanmak yanlış olmaz. Karanlık maddeyi asla göremeyiz, çünkü gözlemlenebilecek ölçüde ışık yaymıyor. O bizim için görünmez, işte bu sebeple şu ana kadar onunla ilgili somut bir açıklama yapamadık.’’
Neden eski yıldızlar?
Her şey, gökadadaki birtakım yıldızların gökbilimcilere görünmez karanlık maddenin hareketlerini gözlemleyebilmesinde yardımcı olabileceği fikriyle başladı. Günümüzde geçerli olan kurama göre, Samanyolu’nun her tarafa yayılan karanlık madde halesi, aslında ‘althale’ adında, içinde hem karanlık madde hem de yıldızları kapsayan, küçük bileşenlerden oluşmuştur. Makalenin yazarlarından biri olan Jonah Herzog-Arbeitman ise şunu söylüyor: ‘’Varsayımımıza göre bazı altküme yıldızlar, bir nedenden ötürü karanlık maddenin hızıyla eşit hızda olmalıydı.’’
Yıldızları alternatif bir gözlem aracı olarak kullanmak için, öncelikle hangi yıldızların karanlık madde gibi davrandığını bulmaları gerekiyordu. Bunu yapmak için Eris adında, Samanyolu’nda yıldız ve karanlık madde gibi nesnelerin hareketlerini taklit eden bir bilgisayar simülasyonunu kullandılar.
Eris’ten gelen bilgileri inceleyen ekip, karanlık maddeyle pek çok çeşitte ve metalisitede yıldızın özelliklerini karşılaştırdılar. Metalisite, bir yıldızın içindeki ağır, demir gibi, ve hafif metallerin oranıdır. Metallerin süpernova patlamaları ya da nötron yıldızlarının çarpışması sonucu oluşmasından dolayı araştırmacılar, yıldızın oluşumu sırasında bulunan ağır elementlere dayanarak bir yıldızın yaşını onun metalisitesi ile bulabilir. Samanyolu’nun zamanında birleştiği, içlerinde pek çok yıldız ve karanlık madde bulunduran küçük gökadaların içinde de az miktarda ağır metal olduğu biliniyor.
Simülasyonun çıktısında karanlık maddenin hızını gösteren kıvrımlar, az sayıda ağır metali içinde barındıran eski yıldızların hızını gösterenlerle neredeyse birebir aynıydı. Aslında geriye baktığımızda araştırmacıların eski yıldızlarla karanlık madde arasında kurduğu bu bağ çok da şaşırtıcı değil. Bay Necib ise bu konuda şunları söyledi:
‘’Karanlık madde ve bu eski yıldızlar aynı yerden ortaya çıktılar, aynı özelliklere sahipler.’’
Karanlık maddeyi algılamak için değişik bir yöntem
Yapılan eski yöntemlere nazaran, karanlık maddenin hızını simülasyon yardımıyla hesaplamak çok değişik bir yöntem. Geçtiğimiz on yıl içinde araştırmacılar, karanlık maddenin hızını ölçmek için Dünya’nın altında derinlere yerleştirilen xenon gibi yoğun maddelerden üretilen algılayıcıları kullandı. Bu sayede karanlık maddeyi oluşturan parçacıkların sıkışmış halde olan atomlara çarptırarak görülebilir bir titreşim yakalamayı umuyorlardı. Ancak, karanlık maddenin hızıyla birlikte kütlesi de deneyin başarılı olma şansını etkiliyordu. İşte bu yüzden gökbilimciler, karanlık maddenin hızını bulmak için büyük bir istekle uğraştı.
Eğer karanlık madde yavaş ve hafif ise, yoğun bir maddeyle görülebilir bir etkileşime girmesi için gereken miktarda kinetik enerjiye sahip olamayacaktı, bu sebeple de herhangi bir çarpışma algılanamayacaktı. Şimdilik bu düşünce doğruymuş gibi duruyor, zira henüz araştırmacılar karanlık maddenin bu algılayıcılarla etkileşimde bulunduğunu gözlemleyemediler. Bayan Lisanti’nin de söylediği gibi, ‘’Şu ana kadar hiçbir şey gözlemleyemememizin sebebi, karanlık maddenin hız dağılımının tahminlerimizden farklı olması olabilir mi?’’
Konumunun çok zor bulunduğu ve görülmesinin imkansız olduğu göz önüne alındığında, bilgisayar simülasyonu kullanarak karanlık maddenin hızını ölçmek bize süratini ve başka niteliklerini keşfedebilmemiz için yeni kapılar açabilir. Fakat şimdilik, simülasyon sonuçları sadece kuramsal ve herhangi bir bilimsel kanıt teşkil etmiyor. Gökadamızın karanlık maddesinin hızıyla olan bağlantısı kurulmadan önce, daha fazla çalışma ile eski yıldızların hızlarının kesin bir şekilde belirlenmesi gerekiyor.
Bu bilgilerin kanıtlarla desteklenmesi ise beklediğimizden daha kısa sürede bile gerçekleşebilir. Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia uydusu milyarlarca yıldızdan bilgi toplamaya devam ediyor. Bulgularını paylaştığında ise bu kuramsal keşifler somut birer bilimsel kanıtlara dönüşebilir.
