20. yüzyılın başlarına kadar galaksi boyutunda, sabit bir evrende yaşadığımız ve evrenin kalanındaki cisimlerin kaynağı bilinmeyen “nebulalar” olduğu düşünülüyordu. Fakat günümüzde biliyoruz ki evren genişliyor ve evrendeki enerji yoğunluğunun büyük bir kısmının kaynağı henüz açıklığa kavuşturulamamış “karanlık madde”. Evrendeki bu iki gözlemi açıklayan ve genel olarak kabul gören teori ise lambda soğuk karanlık madde teorisi veya kısaca ΛCDM. Bu, gözlemlere uygun olması için fenomenolojik bir bakış açısıyla geliştirilmiş, sadeliğiyle öne çıkan bir teori. Buradaki Λ evrenin genişleme hızını belirtirken CDM (cold dark matter) karanlık maddeyi belirtiyor. ΛCDM yakın geçmişe kadar birçok gözlemin sonuçlarıyla uyumluydu, fakat yeni gözlemler karanlık maddenin ve evrenin genişlemesinin ΛCDM’in öne sürdüğünden daha karmaşık olabileceğini gösteriyor.
Hubble sabiti, evrenin genişleme hızını ifade eden bir sabit. Edwin Hubble, bu sabiti ölçerken Cepheid yıldızlarının hareketini kullandı ancak bu ölçümün yapılmasının farklı metotları da mevcut. Günümüzde bu ölçüm için iki farklı yöntem kullanılabiliyor. Bu yöntemlerin ilki tekil astrofiziksel olayları ve cisimleri kullanıyor. Örneğin, Hubble’ın yaptığı gibi Cepheid yıldızları ve tip 1a süpernova patlamaları kullanılarak evrenin genişleme hızının bir ölçütü olan bu sabit ölçülebiliyor. Diğer bir ölçüm yöntemi ise kozmik mikrodalga ışımasını kullanmak. İlk yöntem ile elde edilen sonuçlar yaklaşık 70-76 km mpc-1 s-1 değerine işaret ederken ikinci yöntem ile elde edilen sonuçlar 67-68 km mpc-1 s-1 değerini gösteriyor. Hubble gerilimi olarak bilinen sorun ise bu farktan kaynaklanıyor. Farklı ölçümlerin arasındaki ~5σ farkı işaret eden bu tutarsızlık iki ölçüm yönteminin birinde sistematik bir sorunu gösterirkenHST, Planck, JWST ve ölçümleri yapan diğer projelerin hiçbiri kendi yaptıkları ölçümdeki sistematik hatayı bulamadı. Bu tutarsızlık ΛCDM teorisine dair sorunlar olabileceğine işaret ediyor.
DESI (Karanlık Enerji Spektroskopi Cihazı) karanlık enerji ölçümleri yapmak için kullanılan enstrümanlardan biri. 2021’den beri milyonlarca galaksinin hareketini ve uzaklığını ölçen bu cihazdan alınan veriler, karanlık enerjinin “zayıfladığını” ve aslında kozmolojik bir sabit olmadığını gösteriyor. Bunun yanında DESI’nin topladığı veriler, karanlık enerjinin erken evrende kozmolojik sabitin izin verdiğinden çok daha güçlü olabileceğine de işaret ediyor olabilir. Henüz bu gelişmelere dair bir ortaklığa varılmamış olsa da bu ölçümlerin ve analizlerin desteklenmesinin kozmolojideki kriz için bir paradigma değişimine yol açabileceği söyleniyor.
DESI sonuçları ve değişken bir “kozmolojik sabit” göz önünde bulundurulduğunda, Harvard Üniversitesi’nden Cumrum Vafa ve ekibi, sicim teorisine eklenen, “karanlık boyut” olarak isimlendirdikleri fazladan bir boyutun karanlık madde ve enerjiyi açıklayabileceğine dair çalışmalara imza attı. Ortaya atılan bu modele dair deneysel kısıtlar bulunuyor fakat bir paradigma değişimine önayak olabilecek DESI sonuçlarının fiziğin temel kuramlarından olan sicim teorisi için bile önemli olduğunu gösteriyor.
Aradan geçen yaklaşık 50 yılın ardından, görevlerine birer yıldızlararası gezgin olarak başlayan Voyager 1 (şu anda yaklaşık 172. 64 AU uzaklıkta) ve Voyager 2 (142.43 AU) uzay sondaları “insalığın geliştridiği en hızlı araçlar” listesinde bulunmalarının yanında birer zaman kapsülünü de yıldızlararası uzaya taşıdılar. Çok uzak gelecekte bu uyduların varlığından haberdar olanlar için yazılan “altın plak”lar Dünya dışı yaşamla iletişim kurulduğunda onlara hikayemizi anlatmak amacıyla bu uzay araçlarına entegre edilmiştir. 12 inç (yaklaşık 30 cm) boyutlarında olan plakların üzerinde çizilmiş şekiller ve altın kaplama (korozyonu önlemek için) bakır plak diskinin içerisinde bulunan ses kayıtları Yeryüzü’ndeki biyoçeşitliliği ve farklı kültürleri resmetmektedir. Voyager 1 ve Voyager 2 uzay araçları, yalnızca Güneş sistemindeki gezegen ve ay gözlemleriyle bilimsel keşifler yapmakla kalmamış, aynı zamanda insanlığın evrendeki olası akıllı varlıklara fiziksel bir mektubunu taşımıştır.
Görseller
Uzay araştırmaları, insanlığın evrendeki yerini anlamaya yönelik gerek yapılan yatırımlar, zaman, insan kaynağı bakımından gerekse hedeflenen çıktı ve başarımlar açısından en önemli girişimlerden biri olarak nitelendirilmektedir. NASA tarafından yürütülen Voyager programı, bu çabanın simgesel örneklerinden birisi, belki de en önemlilerindendir. Voyager görevlerinin bir parçası olarak hazırlanan Altın Plak (golden record), dünya dışı zeki yaşam formlarına hitap eden bir zaman kapsülü niteliğindedir.
Plakların üzerinde analog şekilde dönemin veri kayıt ve depolama teknolojisi olan fonograf iğneleri yardımıyla kodlanarak kaydedilmiş, insan anatomisinden matematiksel kavramlara, dünya üzerindeki farklı yaşam biçimlerini temsil eden 116 görüntü yer almaktadır. Ayrıca, DNA yapısı, kadın ve erkek figürü, üreme ve doğum, tarım, mimari, Dünya haritası, uzay araçlarının konumuyla ve Güneş Sistemi’nin pulsarlara göre galaktik konumu, temel fiziksel sabitler, atmosfer kompozisyonu gibi pek çok bilimsel parametreleri barındırmaktadır. Üzerinde ayrıca plağın nasıl çalışacağına dair tanım ve diyagramlar ile hidrojen atomu referans alınarak zaman birimi tanımı bulunmaktadır (Şekil 3). Analog kodlamada görseller satır tarama yöndemiyle kodlanmıştır (dıştan içe), plağın üzerindeki diyagram pikap iğnesinin okumada nasıl kullanılacağını göstermektedir (dönüş hızı: 16 + 2/3 dönüş / 1 dakika ya da 3.66… saniye / 1 dönüş).
Şekil 1: Altın plağa kodlanan görseller (Planetary Society).
Ses Kayıtları
Voyager 1 (fırlatma tarihi 5 Eylül 1977) ve 2’de (fırlatma tarihi 20 Ağustos 1977) bulunan plaklarda 55 farklı dilde günlük selamlama yer almaktadır. Türkçe dilinde de eklenen ses kaydının içeriğinde “Sayın Türkçe bilen arkadaşlarımız, sabah şerifleriniz hayır olsun” şeklinde Peter Ian Kuniholm tarafından kaydedilen bir selamlama da yer almaktadır (ses kaydını linkten dinleyebilirsiniz: https://www.youtube.com/watch?v=GRNmpyGZYiw). Bunların yanında Dünya’daki hayata dair sesler, anne ve çocuk sesleri, adımlama, kalp atımı, gülüş sesleri, ilk icatlar, at, tren ve taşıt sesleri, gemiler ve morse kod sinyallerinin sesleri, doğa sesleri, rüzgar, yağmur, okyanus, gök gürültüsü, deprem ve volkan, kuşlar, balina, köpek, böcek ve fil gibi çeşitli hayvan sesleri, ve farklı türlerden dönemin müzik kayıtları da (27 parçadan oluşan Hint, Çin, Japon, Azerbaycan, Peru vb. geleneksel müzik) bulunmaktadır, ses kayıtlarının tam listesi için de soundcloud ve NASA linkine göz atılabilir: https://science.nasa.gov/mission/voyager/golden-record-contents/sounds/. ABD Başkanı Jimmy Carter ve Birleşmiş Milletler Genel Sekreteri Kurt Waldheim’in özel evrensel selamlama mesajları da bulunmaktadır İlgili mesajlar için de linkler:
Plağın hazırlanmasında Carl Sagan (ekip lideri, ki hatıra olarak plağın kopyasını istemesine rağmen 1978’de NASA kendisinden çok değerli anıların bireylere verilmediğini belirten bir özür dileyerek geri çevirmiştir), Frank Drake (SETI öncüsü ve Arecibo mesajı), Ann Druyan (yazar), Timothy Ferris (bilim yazarı, müzik ve içerikte rol almıştır), Jon Lomberg (plaktaki görsellerin hazırlanmasında görev almıştır), Linda Salzmann Sagan (selamlamaların hazırlanması) gibi çekirdek komite üyeleri yer almıştır. NASA Jet Propulsion Laboratory mühendisleri plakların uzay araçlarına entegrasyonu için montaj ve çevresel testlerde (Termal vakum ve sıcaklık ile radyasyon ve sinüs titreşim testleri) görev almışlardır. Ayrıca dil uzmanları, müzikologlar, ses mühendisleri de katkıda bulunmuşlardır. Voyager 1 ve 2’de uydu güvertesinde konumlandırılan altın plaklar ultra saflıkta Uranyum – 238 izotopu elektroliz tekniğiyle kaplı (4.468 milyar yıl yarı ömür) koruma kalkanıyla üretilmiştir ve tahmini ömrünün 1 milyar yıl üzerinde olduğu beklenmektedir.
Altın plakların tasarımında, geliştirilmesinde ve üretiminde çoğu kurum ve kişi rol oynamıştır. Boş kayıt formları, Fransa’nın Creteil kentindeki Pyral SA firması tarafından temin edilmiştir. CBS Kayıt stüdyosu, plak kalıplarını kesmek için Colorado’daki JVC Kesim Merkezi ile anlaşmış, bu kalıpların daha sonra Kaliforniya’daki James G. Lee Kayıt İşleme Merkezi’ne gönderilerek sekiz adet Voyager plağının kesimi ve altın kaplaması yapılmıştır. Altın kaplama işlemi gerçekleştirildikten sonra kayıtlar alüminyum kutulara yerleştirilerek NASA JPL’e teslim edilmiştir.
Uzaylı biliminin somut kanıtlarından biri olan altın plak, insanlığın kültürel mirasını temsil ederek bilimsel bilginin evrenselliğini vurgularken uzay araştırmalarının yalnızca teknik değil, aynı zamanda felsefi bir boyutu olduğunu da göstemiştir. İnsanlığın evrene gönderdiği en anlamlı mesajlardan birisi olmakla birlikte Voyager programı kapsamında taşınan bu diskler, hem bilimsel hem de kültürel tarih açılarından büyük bir öneme sahiptir. Gelecekte bir gün başka bir uygarlık tarafından bulunup anlaşılması ihtimali düşük olsa da, bu girişim insanlığın evrendeki yerini sorgulama çabasının güçlü bir sembolüdür.
Şekil 2: Voyager 1 ve 2 uyduları yörüngeleri ve Voyager 1’de altın plağın konumu (NASA DESCANSO, 2002)
Şekil 3: Altın plak kapağındaki tarama özellikleri ile ilgili bulunan açıklamalar.
Dipnot: benzer amaçlarla yapılan plaklar Apollo 11 ile Ay yüzeyinde ve Pioneer 10 ve 11 uydularıyla yine Güneş Sistemi’nin uzak noktalarına gönderilmiştir.
Şu anda Dünya, yalnızca Güneş’ten değil, aynı zamanda yıldızlararası ve galaktik kaynaklardan gelen yüksek enerjili ve hızlandırılmış parçacık akışıyla sürekli olarak bombardımana uğruyor ve galaktik kozmik ışınlar (Galactic Cosmic Ray – GCR) parçacık radyasyonu ortamının önemli bir bölümünü oluşturuyor. Bu enerjik parçacıkların incelenmesi, güneş sisteminin oluşumu ve evriminin yanı sıra ilgili astrofiziksel süreçleri anlamamıza katkıda bulunmakta. GCR’lar çoğunlukla protonlar, daha az oranda Helyum ve ağır çekirdeklerden (bkz. Şekil 2) meydana gelir. Bu ışınların helyosfer boyunca yayılması sırasında, Güneş rüzgarı ve gezegenler arası manyetik (Interplanetary magnetic field – IMF) alan tarafından modüle edilmekte yani güç ve yoğunlukları periyodik olarak artıp azalır.
GCR’ların enerji aralıklarına göre farklı kökenleri mevcut. GeV – TeV (109 eV – 1012 eV) mertebesindeki galaktik enerji aralığında bulunan kozmik ışınların kaynağının süpernova kalıntıları olduğu bilinmektedir. PeV (1015 eV) seviyesindeki GCR’ların galaksinin dışındaki genç pulsarlar ve güçlü manyetik alana sahip nötron yıldızlarının üretimiyle meydana geldiği düşünülmektedir. Daha yüksek enerjilerdeyse Samanyolu dışındaki aktif galaksi çekirdekleri (AGN) kaynaklı relativistik enerji seviyelerine kadar taşıyan Kuasar jetleri bulunmaktadır.
1997 yılında Güneş – Dünya Lagrange 1 (L1) yörüngesinde görevine başlayan Advanced Composition Explorer (ACE, bkz. Şekil 1) uydusunun ana görevi parçacık, plazma, uzay ortamı parametrelerinin ölçülmesidir. ACE, Dünya’dan yaklaşık 1,5 milyon km ve Güneş’ten 148,5 milyon km uzaklıkta bulunan L1 Halo yörüngesindeki konumundan, güneş rüzgarını, gezegenler arası manyetik alanı ve Güneş tarafından hızlandırılan yüksek enerjili parçacıkları, ayrıca helyosferde (yaklaşık yüz astronomik birim (AU) ölçeğine kadar uzanan geniş bir manyetik plazma balonu) ve ötesindeki galaktik bölgelerden Güneş sistemine gelen parçacıkları gözlemektedir.
Şekil 1: Güneş – Dünya L1 Halo yörüngesindeki Advanced Composition Explorer (ACE) uydusu (CALTECH).
ACE uydusundaki Cosmic Ray Isotope Spectrometer (CRIS) ekipmanı yıldızlar ve galaksiler arası ortamda seyahat eden yüksek enerjili ve uzun ömürlü galaktik kozmik ışın izotoplarının ölçümüyle görevlidir. Elemental GCR spektrumununu atom numarası 5 ile 28 arasında olan çekirdekler için kapsayan ve yaklaşık 50 – 500 MeV / nükleon enerji ölçüm aralığına sahip olan ekipmanda CALTECH ve NASA JPL mühendislerinin geliştirdiği Silikon – Lityum dedektör çip bulunmaktadır.
Şekil 2: 2008 – 2026 yılları arasındaki CRIS’te gözlenen toplam parçacık sayısı. Temelde elementlerin oluşma mekanizmasi yıldızların çekirdeklerinde meydana gelen birleşme (füzyon) reaksiyonudur ve yüksek sıcaklık ve basınç altında çekirdekler bir araya gelerek daha büyük elementleri oluşturur. Çift sayılar teklere göre yüksek oranda olmakla birlikte nükleer kararlılık çift sayıda proton (Z) ve nötrona sahip çekirdeklerde daha yüksektir. Bu kararlı elementler yıldızların çekirdeklerinde daha fazla üretilir, bu nedenle C > B, O > N, Ne > F, Mg > Na ve Fe > Mn gibi bir desen oluşmaktadır.
Gezegenler arası manyetik alanın GCR modülasyonu üzerinde etkisi büyüktür, zira GCR’ların yalnızca çekirdekte bulunan (proton ve nötron) parçacıklardan ibaret olduğunu göz önünde bulundurursak, her yüklü parçacığın manyetik alanda etkilenip yön değiştirdiği gibi GCR hareket yönünde sapmalar meydana gelmektedir. Alan şiddeti değiştiğinde gradyan sürükleme, manyetik alan çizgileri eğriyse eğrilik sürüklemesi, ortamda elektrik alan bulunuyorsa E x B sürükleme kuvveti ile hareket yönleri sapar. Manyetik alan çizgileri etrafında dönme hareketi de yapan GCR’lar, manyetik alan homojen olmadığı ve türbülans içerdiği için sürekli saçılmaya ve difüzyon süreçlerine uğramaktadır. Bu etkileşim doğrudan Güneş’in yaşam döngüsü ve iç süreçlerine bağlı olduğu için yaklaşık 11 yıllık (Schwabe) Güneş döngülerine bağlı olarak değişir. Güneş aktivitesini tanımlayıp karakterize ederken bazı gözlemsel parametreler bize aktivitenin durumuyla ilgili bilgiler sunmaktadır. Güneş’in yüzeyinde meydana gelen güneş lekelerinin sayısı (sunspot number –SSN) ve F10.7 cm – 2.8 GHz frekansındaki akı değeri (Solar flux unit – SFU) 11 yıllık Güneş döngüsünün neresinde olduğumuzu net bir şekilde ortaya koymaktadır.
GCR’lar Güneş sistemi içerisindeki seyahatlerinde dört temel süreçten geçmektedir: konveksiyon, difüzyon, adyabatik yavaşlama, manyetik alan gradyanı ve eğriliğinden kaynaklanan sürüklenme. Düşük sayıda SSN düşük manyetik alan, daha az güneş patlaması ve koronal kütle atımı ile daha zayıf güneş rüzgarı durumlarını doğurmaktadır. Güneş aktivitesi minimumken IMF zayıflar, GCR parçacıkları daha az sapmaya ve saçılmaya uğrar. Güneş sisteminde bulunan iç gezegenlerde IMF Güneş aktivitelerine göre daha dinamik şekillendiğinden bu gezegenlerdeki GCR modülasyonu daha şiddetlidir. Aynı zamanda Güneş rüzgarı konveksiyon ve dinamik basınçla da doğrudan ilişkilidir, şiddetli Güneş aktivitesinin olduğıu 2013-2015 (24. Güneş çevrimi maksimumu) dolaylarında şiddetli Güneş rüzgarı güneş sisteminin dinamik basıncını (Pdyn) artırarak GCR’ları sistemin dışına doğru itmektedir. Bu zaman dilimindeki saatlik GCR parçacık yoğunluğu yaklaşık olarak (maksimuma göre) 3 kata kadar azalmaktadır (bkz. Şekil 3).
Şekil 3: 2008 -2026 yılları arası 24. ve 25. Güneş çevrimlerini kapsayan saatlik toplam GCR – SSN arasındaki ilişki görülmektedir. Solar minimum zaman aralığında (2008 – 2010 ve 2019 – 2021 dolayları) ağır iyon akısı artmakta ve toplam saatlik GCR olay sayısı artışı gözlenmektedir.
GCR’lar Dünya’ya ulaştığında manyetosferle yani ikinci bir elektromanyetik filtreyle karşılaşırlar. Manyetik alan düşük enerjili parçacıkları özellikle ekvatoral bölgelerde engellerken, güney ve kuzey kutup bölgelerindeki oyuklardan girişler daha kolaydır. Atmosfere giren yüksek enerjili GCR’lar ise çekirdek çarpışmalarıyla ikincil parçacık yağmurları üretir (cascade) ve atmosferik müonlar, nötronlar ve pionları oluşturur (Yeryüzü’ne ulaşanlar burada ölçülen doğal arkaplan radyasyonunun oluşmasında rol oynar, bkz. https://gokyuzu.org/haber/uzay-arastirmalari/gizemli-bir-nesneden-kozmik-isinlar/). Bu süreç hem yer seviyesindeki radyasyon ortamında değişimlere neden olur hem de kozmik kökenli atmosferik izotopların oluşmasına neden olur (örneğin: cascade sonucunda oluşan nötron atmosferik nitrojen atomuyla birleşince 14N + n -> 14C + p oluşur). Güneş aktivitelerinden kaynaklı olan galaktik kozmik ışınları ve modülasyonun (SSN – GCR ters korelasyonu) yer tabanlı nötron monitörlerinde de belirgin biçimde gözlemekteyiz (bkz:Şekil 4).
Şekil 4: 2008 – 2026 yılları arası gözlenen yer seviyesindeki nötronların gelişimi (University of Oulu).
Tüm bu galaktik ve kozmik parçacık gibi olayların elbette yaşantımız üzerinde de etkileri bulunmakta. Pilot ve uçuş ekiplerinin aldıkları biyolojik radyasyon doz değerlerinin ciddi bir miktarını kozmik ışınlar oluşturmaktadır. Benzer şekilde astronot, kozmonot, gökmen gibi uzayda görevli kişilerin aldıkları radyasyon miktarı (tüm manyetik koruma (bkz. Şekil 5), kalkanlamalara, görev tasarımına ve operasyon yönergelerine rağmen) yüksektir, ve bu radyasyon ciddi sağlık problemlerini tetiklemektedir zira yüksek enerjili parçacıklar (daha ağır çekirdekler) lineer enerji transferi prensibine göre hücre içerisinde yoğun iyonizasyon izleri oluşturur. DNA hasarı, mutasyon ve kanser riski bu nedenle uzay görevlerinde artmaktadır (özellikle Mars’ta intrinsic manyetik alan bulunmadığından risk Dünya’ya göre daha yüksektir).
(Bu arada kuzey enlemleri ve kutup bölgelerinde yaşayan penguenleri de unutmamak gerek, onların da aldıkları radyasyon ekvatora göre daha fazla zira kutup bölgelerinde manyetik koruma daha zayıf.)
Uydularda meydana gelen büyük ölçekli arızalar, görev kritik anomaliler ve hata durumları, ekipmanlarda meydana gelen tekil olaylar (single event effect, upset, latch-up, burnout gibi durumlar) geçici bozulmalara ve kalıcı hasarlara yol açabilmektedir (örn: TELSTAR, TDRS, GOES vb.). Bu nedenle uzay uygulamalarında rad-hard ve rad-tolerant ekipmanların kullanılması pratikte şarttır. Bu nedenle hata tespit ve düzeltme (Error Detection & Correction – EDAC) sistemlerinin bulunduğu EEPROM ve çipler kritik uzay görevlerinde daha yaygın kullanılmaktadır.
Şekil 5: GCR’ların zamana bağlı IMF ile değişimi (NASA JPL, 1982).
Kaynakça
T. K. Gaisser, Cosmic Rays and Particle Physics. Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press, 1990.
M. S. Potgieter, “Solar modulation of cosmic rays,” Living Rev. Solar Phys., vol. 10, no. 3, 2013.
Stone, E. C., Frandsen, A. M., Mewaldt, R. A., Christian, E. R., Margolies, D., Ormes, J. F., & Snow, F. (1998). The advanced composition explorer. Space Science Reviews, 86(1), 1-22.
Zirnstein, E. J., Heerikhuisen, J., McComas, D. J., Pogorelov, N. V., Reisenfeld, D. B., & Szalay, J. R. (2018). Simulation of the solar wind dynamic pressure increase in 2014 and its effect on energetic neutral atom fluxes from the heliosphere. The Astrophysical Journal, 859(2), 104.
M. Aguilar et al., “Precision measurement of the proton flux in primary cosmic rays from rigidity 1 GV to 1.8 TV with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station,” Phys. Rev. Lett., vol. 114, no. 17, 2015.
J. Adams et al., “CREME96: A revision of the cosmic ray effects on microelectronics code,” IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 44E, no. 6, pp. 2150–2160, 1997.
M. Hillas, “The origin of ultra-high-energy cosmic rays,” Annu. Rev. Astron. Astrophys., vol. 22, pp. 425–444, 1984.
D. V. Reames, “Particle acceleration at the Sun and in the heliosphere,” Space Sci. Rev., vol. 90, pp. 413–491, 1999.
Tada, H. Y., Carter Jr, J. R., Anspaugh, B. E., & Downing, R. G. (1982). Solar cell radiation handbook (No. NAS 1.26: 169662).
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!
