Big Bang’dan sonra yaşanan en büyük patlama bilim insanları tarafından keşfedildi. Bu eşi olmayan patlama, 390 milyon ışık yılı uzaklıktaki Ophiuchus galaksi kümesinin merkezindeki süper kütleli kara delikte meydana geldi ve kendisinden önceki rekor patlamadan 5 kat daha fazla enerji saldı.
Bu patlama o kadar güçlüydü ki kara deliğin etrafını saran sıcak plazmada bir oyuk açmayı başardı. Washington DC’de Birleşik Devletler Deniz Araştırma Laboratuvarı’nda çalışan ve bu konuda başyazar olan Simona Giacintucci “Bu patlama bir bakımdan 1980’de St. Helens Dağı’nda meydana gelen yanardağ patlamasının dağın tepesini parçalamasına benziyor. Buradaki temel fark patlamanın ‘kraterine’ on beş tane Samanyolu Gökadası’nı sığdırabiliriz’’ dedi.
Astronomlar bu keşfi NASA’nın Candra X-ışını Gözlemevi, ESA’nın XMM-Newton X-ışını Teleskobu, Avustralya’daki Murchison Widefield Array (MWA) ve Hindistan’daki Giant Metrewave Radyo Teleskobu (GMRT) aracılığıyla elde edilen X-ışını ve Radyo dalgaboyu verilerini kullanarak yaptılar.
2016’da Chandra’da yapılan gözlemler sonucu elde edilen veriler bu devasa patlamanın ipuçlarını ortaya çıkarmıştı. Norber Werner ve ekibi Chandra’nın çektiği fotoğraflardaki yıldız kümesinde alışılmadık bir kavisli kenarın bulunduğunu keşfettiler ve bu kısmın süper kütleli kara delikteki jet patlamaları[1] sonucu oluşup oluşmadığını araştırmaya başladılar. Fakat bu olasılığı yok saydılar çünkü kara deliğin böyle bir oyuğu oluşturması için çok büyük miktarda enerji gerekirdi.
Simona Giacintucci ve ekibi yaptığı son çalışma ile bu devasa patlamanın ‘’gerçekten’’ yaşandığını kanıtladı. Giacintucci ve ekibi öncelikle bu kavisli kenarın XMM-Newton’la da saptandığını gösterdi ve böylelikle Chandra gözlemlerini doğruladı. Ekibin en önemli adımı ise bu kavisli kenarın aslında oyuğun ‘’duvarının’’ parçası olduğunu MWA ve GMRT arşivlerindeki yeni radyo verilerini kullanarak göstermeleriydi. Bu duvarlar radyo ışımalarıyla dolu bir alan oluşturuyorlardı. Bu ışıma ise ışık hızına yakın bir hızda hareket eden elektronlar tarafından oluşturuluyordu. Bu karadelik patlamasının şu ana kadar sona erdiği tahmin ediliyor çünkü bilim insanları elde ettikleri radyo verilerinde yeni oluşan jetlerin izlerine rastlamıyor. Chandra verileri bize bu ani kesilişin sebebini açıklayabiliyor. Bu veriler bize X-ışınları sayesinde görülen en yoğun ve soğuk gazın şu anda merkez gökadadan farklı bir konumda bulunduğunu gösteriyor
Keşfedilecek gizemlerle dolu olan evrende, kara delikleri hepimizi heyecanlandıran oluşumlar arasında saymamız mümkündür. Bilim insanları tarafından yürütülen çalışmalar sonucunda kara delikler hakkında birçok yeni bilgiler ortaya çıkartılıyor.
Orta kütleli kara delikler, kara delik evriminin uzun zamandır aranan kayıp parçalarıdır. Öncesinde bu sınıfa aday kara delikler olsa da, araştırmacılar yeni gözlemlerin bu zamana kadarki en büyük delil olduğunu düşünüyorlar. Güneşimizin 50.000 katı olan bu yeni kara delik, büyük galaksilerin merkezlerinde gördüğümüz süper kütleli kara deliklerden küçük (bu kara delikler milyonlarca veya milyarlarca Güneş kütlelidir); büyük kütleli yıldızların patlaması sonucu oluşan kara deliklerden ise büyüktür.
“Orta kütleli kara delikler bulunması zor cisimlerdir ve bu yüzden her aday için alternatif açıklamaları dikkatli bir şekilde değerlendirip elemek büyük önem taşır. Hubble’ın adayımıza yapmamızı sağladığı şey tam da budur.” diyor New Hampshire Üniversitesinden Danheng Lin, kendisi aynı zamanda çalışmanın başlıca araştırmacılarındandır.
Lin ve takımı, NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevinden ve Avrupa Uzay Ajansı’nın X-ışını Çoklu Ayna Misyonundan (XMM-Newton) gelen bilgileri takip etmek için Hubble’ı kullandı. 2006 yılında, bu yüksek enerji uyduları güçlü bir X-ışını ışıması tespit ettiler; fakat bu ışımanın kaynağının galaksimizin içinde mi yoksa dışında mı bulunduğu belli değildi. Araştırmacılar, ışımanın sebebini tıpkı kara delik gibi güçlü kütle çekimine sahip bir cismin çok yakınına gelen bir yıldızın parçalanmasına dayandırdılar.
“Detaylı X-ışını gözlemlerini eklemek toplam enerji çıktısını anlamamızı sağladı.” diyor takım üyesi Natalie Webb, Fransa Toulouse Üniversitesinden. “Bu sayede kara delik tarafından parçalanan yıldızın türünü anlayabiliyoruz.”
Şaşırtıcı şekilde, 3XMM J215022.4-055108 isimli X-ışını kaynağı herhangi bir galaksinin merkezinde değildi. Bu durum, süper kütleli bir kara delik bulma ihtimalini elerken, orta kütleli bir kara delik keşfedilmesi yönündeki umutları artırıyordu. Yine de bir sonuca ulaşmak için erkendi çünkü elenmesi gereken başka bir ihtimal vardı: galaksimizde bulunan ve soğumaya başlayan bir nötron yıldızı.
Hubble, kaynağın yerini net bir şekilde belirleyebilmek için ona doğru çevrildi. Derin ve yüksek çözünürlüklü görüntüleme, X-ışınlarının galaksimizde bulunan izole bir kaynaktan değil de başka bir galaksinin kenarlarında bulunan uzak, yoğun bir yıldız kümesinden geldiğini saptadı; tıpkı astronomların orta kütleli kara delik bulmayı bekledikleri türden bir yerde. Geçmişteki Hubble araştırmaları bir galaksi ne kadar büyükse merkezindeki kara deliğin de o kadar büyük olacağını ortaya koymuştu. Bu sebeple, X-ışını kaynağının bulunduğu yıldız kümesi, şu an ona ev sahipliği yapan büyük galaksinin kütle çekimi sonucu dağılan cüce bir galaksinin merkezinden geriye kalan bir parça olabilir.
Orta kütleli kara delikler, süper kütleli kara deliklerden daha küçük ve daha az aktif oldukları için bulması zor kara deliklerdir. Ne çabucak erişebilecekleri yakıtları vardır ne de, X-ışını yaymaları ile sonuçlanacak olan, sürekli olarak yıldızları ya da diğer kozmik nesneleri çekmeye yetecek kadar güçlü kütle çekimleri. Dolayısıyla, astronomlar orta kütleli bir kara deliği saptayabilmek için onu, bu nadir de olsa, bir yıldızı yerken yakalamalılar.
Lin ve takım arkadaşları, yüz binlerce kaynak arasından bu orta kütleli kara delik adayı ile ilgili bir kanıt bulabilmek için XMM-Newton arşivlerini araştırdılar. Parçalanan yıldızdan yayılan X-ışınları astronomların kara deliğin kütlesini hesaplamalarını sağladı. Bu hesap, X-ışınının parlaklığına ve spektrum şekline bakılarak yapıldı.
Bahsettiğimiz orta kütleli kara delik adayı, bu zamana kadar düşünülen muhtemel adaylardan ilki değil. 2009 yılında Hubble, NASA’nın Swift Gözlemevi ve ESA’nın XMM-Newton gözlemevi ile beraber, başka bir orta kütleli kara delik adayını saptamak için çalıştı. HLX-1 olarak adlandırılan bu aday, ESO 243-49 adlı bir galaksinin kenarlarında; yine cüce bir galaksinin merkezinden geriye kalmış olabilecek mavi yıldızlardan oluşan genç ve büyük bir yıldız kümesinde bulunuyordu. X-ışınları, bir kara delik etrafındaki toplanma diskinden gelirler. “Buradaki büyük fark cismimizin bir yıldızı parçalamasıdır. Bu durum onun HLX-1 gibi önceki adaylarda şüphelendiğimiz şekilde yıldız kaynaklı bir kara delik olması yerine orta kütleli bir kara delik olabileceği yönünde güçlü bir kanıt sunuyor.” diyor Lin.
Bu orta kütleli kara deliği bulmak, karanlık içinde henüz tespit edilememiş bir şekilde gizlenen ve açığa çıkmak için çok yakınından geçecek olan bir yıldızı bekleyen nicelerinin bulunma ihtimaline kapıyı aralıyor.
“Orta kütleli kara deliklerinin kökenini ve gelişimini araştırmak sonunda bize çok büyük galaksilerin merkezlerinde gördüğümüz süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğu konusunda cevap verecektir.” diye ekliyor Webb.
Lin, takımının başarısını kanıtladığı metotları kullanarak, ayrıntılı çalışmalarını sürdürmeyi planlıyor. Geride cevaplanmayı bekleyen birçok soru var. Bir süper kütleli kara delik, orta kütleli kara delikten mi oluşuyor? Orta kütleli kara delikler nasıl oluşuyor? Yoğun yıldız kümeleri en çok bulundukları yer mi?
Dünya’nın uydusu Ay’ı nasıl elde ettiği uzun zamandır tartışılan bir soru. Ay’ın vaktiyle Dünya ile Theia adı verilen kayalık bir cismin çarpışmalarından ortaya çıktığını savunan dev çarpışma teorisi ise olası açıklamalar arasında en öne çıkan aday. Ancak bunun nasıl gerçekleştiğine dair ayrıntılar belirsiz ve bilim insanlarının hala açıklayamadıkları birçok gözlem var.
Çarpışmaya dair en büyük gizemlerden birisi Ay’ın neden Theia’dan ziyade Dünya’nın neredeyse tıpatıp aynısı olduğuydu. Şimdi ise Nature Geoscience’da yayınlanan yeni bir çalışma geçmişe ışık tutuyor.
Dev çarpışma teorisine göre, Theia kabaca Mars büyüklüğünde veya biraz daha ufak, Dünya’nın çapının yarısı kadar bir cisimdi ve 4,5 milyar yıl önce henüz gelişmekte olan Dünya’ya çarptı. Bu çarpışma sonucunda magma okyanuslarını oluşturmak için yeterli miktarda ısı ortaya çıktı ve Dünya’nın yörüngesine ileride Ay’a dönüşecek olan çok fazla toz ve döküntü püskürdü.
Teori, Dünya ve Ay’ın birbirleri etrafında dönme şeklini ve hızını açıklıyor. Dünya ve Ay gelgitsel şekilde birbirlerine kilitliler, yani Dünya’nın etrafında dönerken Ay’ın hep aynı yüzü ona dönük oluyor. Zaten bu nedenle Çinlilerin Chang’e 4 adlı uzay araçlarını 2019’da Ay’ın karanlık yüzüne indirmeleri çok büyük bir başarıydı. Ay’ın bu yüzüyle Dünya’dan direkt iletişim kurmak asla mümkün değildir.
Ay ve Dünya’nın kompozisyonları neredeyse aynıdır. En önemli farklılıklar Ay’da demirin ve su üretmek için gerekli olan hidrojen gibi daha hafif elementlerin daha az miktarda var olması. Dev çarpışma teorisi bunun nedenini açıklıyor. Ağır demir elementi Dünya üzerinde kalırdı, çarpışma ve uzaya fırlatma sırasında üretilen ısı ise hafif elementleri kaynatırken, Dünya ve Theia’nın geri kalanı birbirine karışırdı.
Ay’ın oluşumuna yol açan olaylar, bilgisayar modelleriyle yeniden canlandırıldı. Tüm gözlemlere en iyi şekilde uyan modeller, Ay’ın yaklaşık %80 oranında Theia kökenli malzemeden oluşması gerektiğini gösteriyor. Öyleyse Ay neden bu kadar çok Dünya’ya benziyor?
Bu durum Theia ve Dünya’nın başlangıçta aynı bileşime sahip olmasıyla açıklanabilir. Fakat bu çok olası görünmüyor, çünkü Güneş sistemimizdeki bildiğimiz bütün gezegenlerin kendilerine has bileşimleri var ve cismin Güneş’ten ne kadar uzakta oluştuğuna bağlı olarak küçük farklılıklar gösteriyorlar.
Başka bir açıklama, iki cismin birbirine karışmasının beklenenden çok daha yoğun olması ve böylece Ay’da Theia’nın imzasının daha silik olarak kalması. Ancak bu durum da gerçekte olandan çok daha şiddetli bir çarpışma gerektireceği için olası değil.
Yeni çalışma, bu ikilemi Dünya’nın ve Ay’ın daha önce düşünüldüğü kadar birbirine benzemediğini göstererek çözüyor. Araştırmacılar, Apollo astronotlarının Ay’dan getirdikleri taşlardaki oksijen elementinin izotoplarının dağılımını çok yüksek bir hassasiyetle incelediler. Kimyada, herhangi bir elementin atom çekirdeği, protonlar ve nötronlar olarak bilinen parçacıklardan oluşur. Bir elementin izotoplarının çekirdeğinde aynı sayıda proton vardır, ancak nötron sayısı farklıdır. Bu durumda, sekiz protonu ve on nötronu olan oksijen izotopu O-18, sekiz protonu ve sekiz nötronu ile çok daha yaygın O-16’dan biraz daha ağırdır.
Çalışma, Dünya ve Ay’ın oksijen izotop bileşimlerinin aslında hiç de aynı olmadığını, yani arada küçük bir fark olduğunu gösteriyor. Dahası, Ay yüzeyinden veya kabuğun altındaki bir katman olan mantodan alınan kaya örneklerine baktığımızda fark iyice artıyor. Buradaki oksijen izotopları Dünya’dakilerden daha hafif. Bu çok önemli, çünkü karışık döküntüler nihayetinde kabuğa çökmüş olmalı, derin iç kısımlarda ise daha fazla Theia parçası yer almalı.
Yani Theia ve Dünya aynı değildi, Ay ve Dünya da aynı değil. Ancak bu sonuçlar bize Theia’nın kendisi hakkında da biraz bilgi veriyor. Yer çekimi nedeniyle, Güneş’e daha yakın olan ağır izotoplardan biraz daha fazla olması beklenebilir. Dünya ile karşılaştırıldığında, Theia’nın hafif oksijen izotoplarına sahip olmasını bekliyoruz. Bu da Dünya’ya nazaran Güneş’ten daha uzak bir noktada oluştuğu anlamına geliyor.
Bu çalışmadan elde edilen sonuçlarla dev çarpışma teorisi, Ay’ımızın oluşumunu açıklamada başka bir engeli daha aştı, üstelik Theia’nın kendisi hakkında bir şeyler daha öğrenmiş olduk.
(Christian Schroeder’in The Conversation’daki yazısından çevrilmiştir.)
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;
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!
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.
Elde edilen yeni bilgiler, 3 veya 4 milyar yıl önce büyük yanardağ patlamalarından çıkan gazlarla; ve bu gazların Ay’ın yüzeyine çıkışı, uzaya sızmasından çok daha hızlı olmasıyla; Ay’ın atmosferinin oluştuğunu ortaya koydu. Bu çalışma Dünya ve Gezegen Bilim Dergisi’nde (Earth and Planetary Science Letters) yayımlandı.
Ay’a baktığımızda onun yüzeyinde; yüzeyini karartan volkanik karataşların – göktaşlarının çarpmasıyla oluşan – yüzeyindeki büyük havzaları kapladığını görürüz. Bu engin volkanik karataş denizi (Maria), Ay’ın hala sıcak olduğu zamanlarda yüzlerce kilometreyi bulan magma patlamalarıyla oluştu. Apollo’dan gelen örneklerin incelenmesiyle Ay’dan çıkan magmaların içinde karbon monoksit, su bileşenler, kükürt ve başka uçucu maddeler gibi pek çok gaz halinde bileşenler olduğu keşfedildi.
Bu yeni araştırmada, NASA’nın Marshall Uzay ve Havacılık Merkezi’nin Araştırma Görevlisi Dr. Debra H. Needham ve Ay ve Gezegenler Enstitüsü’nde Üst Düzey Personel Dr. David A. Kring, yanardağlardan çıkan gazların miktarını ölçtü ve bu gazların Ay’ın etrafında birikerek geçici bir atmosfer oluşturduğunu ortaya koydu. 3.5 milyar yıl önce, yanardağların en aktif olduğu zamanda, atmosferin en kalın halinde olduğu tahmin ediliyor, bununla birlikte uzaya saçılmadan önce atmosferin neredeyse 70 milyon yıl boyunca durduğu sanılıyor.
Fotoğrafta, Ay’ın Imbrium Havzası’nda bulunan yanardağların patlamasıyla çıkan gazların atmosferi oluşturması tasvir edilmiştir. Telif Hakkı: NASA MSFC
3.5 ve 3.8 milyar yıl önce; en büyük iki gaz atımı, lav denizinin Serenitatis ve Ibrium havzalarını doldurdu. Bu lav kıyılarını keşfedenler de Apollo 15 ve 17 görevlerinin astronotları oldu. Astronotların kıyılardan topladığı örnekler patlamaların olduğu zamanı belirlemede yardımcı olmakta kalmadı, yaşanan patlamalardan dolayı gaz çıkışlarının olduğunu da kanıtladı.
Ay hakkında edindiğimiz bu yeni bilgiler gelecekte yapılacak keşifler için aynı zamanda bir anahtar. Needham ve Kring’in araştırması, uçucu maddelerin Ay’ın kutuplarına yakın soğuk ve kalıcı karanlık bölgelerinde bulunan buz kaynaklarının içinde olduğuna işaret ediyor, bu da uzun süreli bir keşif için olan ihtiyaçları karşılayabilir. Buzlu kaynaklarda saklanan uçucular Ay’da (ve belki başka uzay keşifleri için) görev alacak astronotlar için yakıt ve hava kaynağı olabilir.
Yeni araştırma, Kring tarafından yönetilen ve NASA’nın Güneş Sistemi Keşif ve Araştırma Sanal Enstitüsü (Solar System Exploration Research Virtual Institute) tarafından desteklenen LPI-Johnson Uzay Merkezi Ay Bilimi ve Araştırmaları Merkezi’nden (Center for Lunar Science and Exploration) başlatıldı. Needham, Linux Uzmanlık Enstitüsü’nde (LPI) eski bir doktora sonrası araştırmacıdır.
Debra H. Needham, David A. Kring. Lunar volcanism produced a transient atmosphere around the ancient Moon. (Ay’daki yanardağ patlamaları Ay’da geçici atmosfer oluşturdu) Earth and Planetary Science Letters, 2017; 478: 175 DOI: 10.1016/j.epsl.2017.09.002
Ay ve Gezegenler Enstitüsü’nden alınmıştır. İçerik yazının uzunluğu ve anlaşılır olması için değiştirilmiş olabilir.
Carnegie Mellon Üniversite’sinden Nick Konidaris ve Benjamin Shappee’nin de dahil olduğu uluslararası bir astronomi ekibi, 50 yıl içerisinde birden fazla patlama yaşanan bir yıldız keşfetti. Nature dergisinde yayımlanan bu keşif, yıldızların ölümü hakkındaki mevcut bilgilerimizle tamamen çelişmekte. Konidaris’in yaptığı cihaz da, bu olgunun incelenmesiyle ilgili tam burada hayati bir rol oynamıştır.
2014 Eylül’ünde Caltech ‘’Palomar Transient Factory’’ den bir grup astronom, gökyüzünde yeni bir patlama tespit etti: iPTF14hls.
Patlama sonucu ortaya çıkan ışık, patlamada saçılan maddelerin bileşimini ve hızını anlamak maksadıyla incelendi.
İnceleme sonucunda, bunun bir Tip IIp süpernova patlaması olduğu belirlendi. Keşifle ilgili her şey sıradan görünüyordu. Ta ki, birkaç ay sonra süpernova tekrar parıldamaya başlayana kadar.
Yıldızın, Palomar Rasathanesi Gök Araştırmaları tarafından 1954’deki patlamasında çekilen fotoğrafı (solda), 1993’deki çekilen 2. fotoğrafı (sağda). Süpernovalar genellikle birkaç ay süren bir parıldamanın ardından söner ancak iPTF14hls patlamayı 60 yıl civarı bir süre içerisinde 2 sefer patlama yaşadı. Arcavi et al. 2017, Nature. POSS/DSS/LCO/S. Wilkinson.
2-P tipi süpernovalar genellikle 100 gün kadar ışıldar. Ancak iPTF14hls 600 günden fazla ışık saçmaya devam etti. Dahası, arşiv verileri, 1954’de tam da aynı noktada bir patlamanın daha olduğunu ortaya koydu.
Yarım asırdan daha uzun bir süre önce patlamış olan bu yıldızın, her nasılsa varlığını sürdürdüğü ve 2014’te tekrar patladığı anlaşıldı.
Kaliforniya Üniversitesi (Santa Barbara) ve Las Cumbres Rasathanesi başyazarı Iair Arcavi: “Bu patlama, süpernovaların nasıl gerçekleştiğine ilişkin bildiğimizi sandığımız her şeyi alt üst etmektedir.”
Konidaris tarafından yapılan bir cihaz, üç yılda beş kere sönüp-parlayan iPTF14hls’in yaydığı ışığı analiz etmede kilit noktasıydı.
SED Makinesi olarak isimlendirilen Konidaris’in cihazı, süpernovaları ve kısa ömürlü astronomik olayları hızlı bir şekilde sınıflandırma kapasitesine sahip. Konidaris ve Caltech’deki meslektaşlarının cihazı ilk yaptıkları dönemde, uzaydaki bu türden sözde geçici nesneleri sınıflandırmada yeni bir bakış açısı büyük bir ihtiyaçtı.
iPTF14hls iki yılda beşten fazla kez parlaklaştı ve tekrardan söndü. Bu daha önce hiç görülmemiş bir durum. Arcavi et al. 2017, Nature. LCO/S. Wilkinson.
Yıldız patlamaları, astronomlara evrenimizi oluşturan maddelerin kökenini anlamaları için çok büyük bir imkan sunuyor. Kim bilir, belki de Güneş Sistemi’mizin oluşmasını da bir süpernova patlaması tetiklemiştir.
Konidaris’e göre: “Ancak, çok da uzun olmayan bir süre evvel, kısa ömürlü göksel olguları tanımlamak; sınıflandırmak ve bize öğretebileceklerini belirlemekten daha kısa sürerdi. İşte tam da bu yüzden SED’i yaptık ancak bu tuhaf ‘zombi yıldız’ı incelememize olanak sağlayacağını hiç beklemedim.”
Gözlem Müdürü John Mulchaey de “Nick’in keşifteki rolü bize sahip olunan enstrümanların varlığının önemini gösterdi. Bu da çoğu üniversitede gitgide nadir görünen türden bir değer.” şeklinde eklemede bulundu.
