Spitzer Veda Ederken Webb’e Göz Kırpıyor

NASA’nın Spitzer teleskopu 16 yılı aşan görevini 30 Ocak’ta bitiriyor. Teleskop Güneş Sistemi dışındaki gezegenlerden evrenin başlangıcında ortaya çıkan gökadalara kadar birçok alanda keşif yaptı. Spitzer’in yerini ise 2021’de James Webb teleskobu alacak.

Spitzer ve Webb teleskopları insan gözünün algılayamadığı kırmızı ötesi ışığı görecek yetenektedir. Dokuz altın kaplamadan oluşan dev berilyum aynası ile Webb teleskobu Spitzer’den 1000 kat daha güçlüdür. Bu özellikleriyle Spitzer’in bilim verilerini daha ileri götürecek. Bir yandan gezegenlerin atmosfer özelliklerini araştırırken diğer yandan Büyük Patlamadan sonra oluşmuş gökadaların sayısını arttıracak.

Keşiflerinin yanında Spitzer, Webb’in ne tür bir donanımla çalışması gerektiğine de işaret ediyor. Kırmızı ötesi ışığı yüksek hassasiyetle almak için teleskop oldukça soğuk olmalıdır. Büyük bir teleskopun soğutulmasının nasıl yapılması gerektiğinin ipuçları ise Spitzer’den geliyor.

Spitzer’in verilerine dayanılarak 8700’den fazla bilimsel makale yayınlanması çeşitli disiplinlerde çalışan bilim insanlarına muazzam kaynak oluşturmuştur. Bu sonuçlar daha güçlü teleskop yapılması için itici güç oldu. Webb’in özellikle üzerinde duracağı başlıca Spitzer keşiflerinden bazıları:

Ötegezegen

Spitzer’in bu alanda öne çıkan keşfi TRAPPIST-1 adlı küçük ve sönük bir yıldızın çevresinde yedi karasal gezegeni bulmasıydı. TRAPPIST-1 sistemi, üzerinde en fazla çalışılan gezegen sistemlerinden biridir. Ama bu sistem hakkında daha öğrenilecek çok şey var.

Dördüncü gezegen olan TRAPPIST-1e özellikle dikkatleri çekmektedir. Çünkü gezegen Yer ile benzer yoğunluğa ve kütleye sahiptir. Ayrıca yaşam için gerekli olan yeterli yıldız ışığını almakta olup sıvı su için uygun sıcaklığa sahiptir. Webb ile bu gezegenin bir atmosferinin olup olmadığı, eğer varsa bileşiminin ne olduğu anlaşılabilecektir.

Karbondioksit ve benzeri moleküllerin varlığı bir gezegenin sıvı suya ve diğer yaşam koşullarına sahip olup olamayacağı açısından önemlidir. Webb ile atmosferde su izi taranabilecek. Ayrıca yıldızına en yakın konumda dolanan TRAPPIST-1b’den yayılan ısıyı gözleyecek.

Spitzer’in incelediği diğer bir gezegen Wasp-18b’dir. Jüpiter’in 10 kat fazla kütlesine sahip gezegen yıldızına çok yakın konumda olduğundan yüzey sıcaklığı 2650 Santigrat derecedir. Boyutu nedeniyle “sıcak Jüpiter” sınıfındadır. Gökbilimciler 2017’de Spitzer ve Hubble’ın verilerini kullanarak gezegenin üst atmosferinde çok fazla karbon monoksit ve az miktarda su buharı olduğunu belirledi. Gezegen yıldızına çok yakın olduğundan parçalanma riski altındadır ve milyonlarca yıl hayatta kalamayabilir. Gökbilimciler, Webb teleskopu ile bu gezegenin atmosferinde gerçekleşen olaylara yakından bakarak sıcak Jüpiterleri daha yakından tanıyabilecek.

Spitzer aynı zamanda ötegezegenler için benzersiz hava durumu raporlarını da verdi. 2007 yılında Sıcak Jüpiter HD 189733b gezegenindeki sıcaklık değişimlerini, bulutları göstererek yüzeyinin kabaca haritasını çıkardı. 2016’da da muhtemelen lavlarla kaplı 55 Cancri e’nin iklim modellerini de belirledi. Spitzer’in bu haritaları gökbilimcilere bu gezegenlere Webb ile daha dikkatli bakmaları yönünde öğüt verdi.

Diğer Aykırı Cisimler

Spitzer kahverengi cücelerin tanımlanması ve yapılarının anlaşılması yönünde de önemli adımlar attı. Kahverengi cüceler gezegenlerden daha büyük, ancak bir yıldızdan daha küçük kütlelidir. Kütlelerinin yeterli olmaması nedeniyle çekirdeklerinde füzyon tepkimesini başlatamazlar. Spitzer bu cisimlerin atmosferlerine bakarak buradaki bulutların nasıl hareket ettiğini ve nasıl şekil değiştirdiklerini gözledi. Webb ile kahverengi cücelerin atmosferleri ile dinamikleri daha iyi anlaşılacak.

Kırmızı ötesi ışık gaz ve toz disklerinin ardında saklanan cisimleri görmek için idealdir. Spitzer böylesi yıldız disklerine bakarak Güneş Sisteminin nasıl oluştuğunu anlamaya çalıştı. Genç yıldızların çevresindeki parçacıkların küçük gezegensel cisimlerin çekirdeklerini oluşturmaya başladığını ve bazı disklerin sistemimizde kuyruklu yıldızlardakine benzer materyallere sahip olduğunu fark etti. Webb aynı disklere bakarak buradaki süreç hakkında daha ayrıntılı bilgi edinebilir.

Gökadaların Besinleri

Uzaktaki cisimlerden gelen ışığın dalga boyu evren genişlediği için uzar. (Tıpkı bir ambulansın bizden uzaklaştıkça siren sesinin frekansının azalması gibi.) Bu olaya “kırmızıya kayma” denir. Bu da, erken evrende oluşmuş cisimlerden yayılan ışığın kırmızı ötesinde görüleceği anlamına gelir. Kırmızı ötesi bölgede gözlem yapan teleskoplar evrenin geçmişinde neler olup bittiğini gösterebileceği için oldukça önemlidir.

Yüz milyarlarca gökadayı keşfetmek şu an olanaksızdır. Spitzer ile evrenin farklı zaman dilimlerinde oluşmuş, bildiğimiz en uzak gökadaların bazılarının katalogları yapıldı. Webb ile çok daha ayrıntılı ve fazla sayıda gökada bulunabilecektir.

Örneğin Spitzer, Hubble ile birlikte yeni ölçülen en uzak gökada olan GN-z11 adlı gökadanın görüntüsünü aldı. Evren sadece 400 milyon yaşındayken, şu anki büyüklüğünün %10’undan daha küçük ve %3’ü yaştayken oluşmuş bir kalıntı gökadadır.

Webb ile bilinenden çok uzak noktalara bakarak antik cisimlerle ilgili kafalardaki bir yığın soruya yanıt bulunabilir: İçlerindeki yıldız sayısı çok mu az mı? Ne kadar gaz depoları var? Merkezlerinde karadelikler var mı, eğer varsa bunlar yıldızlarla etkileşime giriyor mu? Belki de buradaki en önemli soru, yumurta-tavuk ilişkisi gibi, önce karadelikler mi yoksa gökadalar mı oluştu?

Spitzer ile parlak kırmızı ötesi gökada ya da LIRG sınıfındaki gizemli gökadalara da baktı. Bu tip gökadalar normal bir gökadaya göre saniyede on ile yüzlerce kat daha fazla enerji yayar. Üstelik bu enerjinin çoğu kırmızı öte bölgededir. Bilim insanları Spitzer ile LIRG’ları inceleyerek gökadaların çarpışıp birleşerek hızlı evrim geçirdiklerini ve bunun sonunda yıldız oluşumları ve karadeliklerin büyümesi hakkında bilgi edindiler. Bu tür çarpışmalar 6 ile 10 milyar yıl önce oldukça yaygındı ve bu da şimdiki evrenin evriminde önemli rol oynamıştır. Webb ile daha fazla LIRG cisimleri gözlenerek bu tuhaf gökadaların dinamikleri anlaşılmaya çalışılacak.