Amerika Birleşik Devletleri'nin uzay ajansı NASA, Teknoscope okuyucuları için fully assembled bir uzay teleskobunu basına tanıttı. Eylül ayında uzaya fırlatılması planlanan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, gözle görülür şekilde erken ve bütçesinin altında bir maliyetle göreve hazır hale geldi. Hubble Uzay Teleskobu'nun planlanmasında kilit rol oynayan Nancy Grace'in adını taşıyan Roman Uzay Teleskobu (NGRST), Hubble ve Webb gibi donanımlardan farklı olarak, geniş alan görüşü ve devasa görüntüleme sistemi üzerine tasarlanmış durumda. Bu sayede her gün Dünya'ya 1.4 terabayt veri gönderebilecek.
Teleskobun, NASA'nın planlamasının gizli istihbarat donanımlarıyla kesişmesiyle başlayan sıra dışı bir hikayesi de bulunuyor.
Soğuktan Gelen Miras
Atmosferimizdeki birçok gaz, kızılötesi dalga boylarını emerek gezegenimizi yaşanabilir kılan sera etkisine katkıda bulunuyor. Ancak bu etki, Dünya'dan kızılötesi astronomi yapmayı oldukça zorlaştırıyor. İlk galaksilerdeki oluşumlardan ötegezegen atmosferlerinin özelliklerine kadar birçok önemli olayın yalnızca kızılötesi dalga boylarında tespit edilebilmesi, bu durumu talihsiz hale getiriyor. Uzaya fırlatılmış, özellikle de ilk Büyük Gözlemevleri arasında yer alan Spitzer gibi kızılötesi odaklı birçok teleskop mevcut.
Ancak bu teleskoplar büyük ölçüde gökyüzünün küçük bir bölümünün yüksek çözünürlüklü görüntülerini sağlamak üzere tasarlanmıştı. Aynı zamanda gökyüzünün geniş alanlarını aynı anda görüntüleyebilen bir gözlem teleskobuna olan talep de vardı. Kızılötesi alanda bu tür bir teleskop, erken Evren'in büyük ölçekli yapısını ortaya çıkarmaktan Dünya çevresindeki asteroitlerin çok daha fazlasını kataloglamaya kadar pek çok şeyi yapabilirdi. NASA sonunda bu fikri, Geniş Alan Kızılötesi Gözlem Teleskobu (WFIRST) şeklinde bir öncelik olarak benimsedi.
Bu sıralarda, Ulusal Keşif Ofisi (NRO), iki casus uydusunun artık ihtiyaç fazlası olduğuna karar verdi ve bu donanımları NASA'ya teklif etti. Bu gelişme basına yansıdığında, NASA bu donanımların WFIRST projesi için kullanılabileceğini zaten fark etmişti. NASA yetkilisi Mark Melton'ın belirttiğine göre, o dönemdeki WFIRST tasarımları 1.5 metrelik bir teleskop kullanıyordu; ancak NRO donanımı neredeyse iki katı büyüklüğündeydi. Bu durum, birçok donanımın ölçeklendirilmesini gerektirdi – mevcut NGRST, bulunduğu binanın ikinci katını kolaylıkla aşmıştı – ancak aynı zamanda daha yüksek çözünürlüklü görüntüleme ve bazı görüntüleme donanımları için daha fazla alan sağladı.
Bu yeniden düşünme sürecinden sonra işler inanılmaz derecede sorunsuz ilerledi. 2012'deki donanım bağışı sırasında yapılan tahminler, en erken bu on yılın başında bir fırlatma görebileceğimizi gösteriyordu. Bu oldukça iyimser tahminin biraz ötesinde bir tarihte, NASA Yöneticisi Jared Isaacman basına yaptığı açıklamada Eylül fırlatmasının "planlanandan sekiz ay önce ve bütçesinin altında" olacağını belirtti. Bu deneyimlerden öğrenilen derslerin gelecekteki NASA projelerine nasıl ışık tutabileceği konusunda pek çok tartışma yaşandı.
Uzaya Neler Gidiyor?
NGRST yalnızca iki enstrüman taşıyacak. Birincisi, gökyüzünün devasa bir bölümünü aynı anda yakalamak üzere tasarlanmış olan Geniş Alan Enstrümanı (Wide Field Instrument). NASA, bu enstrümanın görüş alanının boyutunu dolunay ile kıyaslıyor; bu, Hubble'ın yakalayabileceği en büyük görüntülerden yaklaşık 100 kat daha geniş bir alanı kapsıyor. Bu enstrümana, her biri 4096 x 4096 piksel görüntü yakalayabilen 18 adet dedektörden oluşan bir dizi eşlik edecek.
Bunun sonucunda, tam bir NGRST gözlem görüntüsü muazzam büyüklükte olacak. NASA astronomu Julie McEnery, 4K ekranları tek piksel çözünürlükte görüntülemek için Yosemite'deki El Capitan'ın yüzeyini kaplayacak kadar televizyona ihtiyaç duyulacağını söyledi – bu da o görüntüleri Dünya'ya geri göndermek için gereken muazzam bant genişliğinin nedenini açıklıyor.
Aynalar ile görüntüleme cihazı arasında, hangi dalga boylarının geçeceğini sınırlayan bir filtre karuseli bulunacak. Bu karuselde ayrıca, teleskobun spektroskopi yapmasını sağlayacak bir prizma ve grism (düz prizma) de yer alıyor. Bu sayede belirli kaynaklardan gelen ışığın hangi dalga boylarında olduğunu veya uzak nesnelerin ışığının ne kadar kızılöteye kaydığını anlayabileceğiz.
İkinci enstrüman ise bir Koronagraftır (Coronagraph). Bu cihaz, görüş alanının merkezindeki bir yıldızı engelleyerek, yıldıza kıyasla çok daha sönük olsalar bile yakındaki yörüngelerin doğrudan görüntülenmesini sağlıyor. Koronagrafın etkinliği, bir nesnenin yıldızın ne kadar yakınının görüntülenebileceğini belirleyecek. NGRST'de uçacak olan bu Coronagraph, uzay tabanlı bir gözlemevinde aktif bileşenlere sahip – yıldızdan gelen ışığı azaltmak için aşamalı olarak ayarlanabilen parçalar – sahip bir koronagrafın ilk kullanımı olacak.
Bilimsel olarak, uzak yörüngelerdeki ötegezegenlerin görüntülenmesinde kullanılacak. Ancak aynı zamanda mühendislik amaçlı bir işlevi de var: planlanan ve yıldızları engellemede 100 kat daha etkili olması gerekecek Yaşanabilir Dünya Gözlemevi için bir koronagraf geliştirilmesini başlatmak.
Webb Teleskobu gibi bir donanımla karşılaştırıldığında, Roman aynı zamanda keyifli bir şekilde basit. Uzayda konuşlandırılması gereken nispeten az hareketli parçaya sahip ve mevcut olanlar, güneş panelleri ve yüksek kazançlı anten gibi, basit yaylı cihazlardır. Mandallar serbest bırakıldığında, basitçe yerlerine açılacaklar; bu süreç, NASA'dan Melton'ın belirttiğine göre NGRST'nin fırlatma aracından ayrılmasından sadece 20 dakika sonra başlayacak. Devreye alma sürecinin sadece 90 gün sürmesi planlanıyor ve Melton, teleskobun L2 Lagrange noktası etrafındaki yörüngeye yerleşmesi için son yanma tamamlanmadan bilimsel gözlemlere başlayabileceğini belirtti.
Teleskobun ömrünü sınırlayacak ana faktörün, yörüngede kalması için gereken yakıt olacağını söyledi. Çok muhafazakar kullanım oranları tahminleriyle, NGRST 10 yıllık yakıtla uzaya gönderilecek, dolayısıyla büyük bir donanım arızası olmadığı sürece, oldukça uzun bir süre daha faaliyette olması muhtemeldir.
Neler Aranacak?
NGRST gözlemlerinin kilit hedeflerinden biri, baryonik akustik salınımlar (baryon acoustic oscillations) olarak adlandırılan olgulardır. Evren'in çok erken dönemlerinde, madde o kadar yoğundu ki, ses dalgaları malzemede girişim desenleri oluşturabiliyor, ortalamadan daha yüksek veya daha düşük yoğunlukta alanlar oluşuyordu. Evren genişledikçe, bu desenler yerlerine dondu ve nihayetinde daha yüksek veya daha düşük galaksi yoğunluğuna sahip bölgeler oluşturdu.
Bu desenleri büyük ölçeklerde tanımlamak, Evren'in bileşimi ve yapısının çoğunu şekillendiren faktörler hakkında bize bilgi verebilir: karanlık madde ve karanlık enerji. Bunların zaman içindeki evrimini izlemek, karanlık enerjinin sabit bir ivme yerine zamanla değişip değişmediğini belirlememize de yardımcı olabilir. Bu faktörlere dair anlayışımızın bazı detaylarının yanlış olduğuna dair ipuçları var ve NGRST bu faktörlerin bağımsız bir ölçümünü sağlayacak.
Ötegezegenleri doğrudan görüntülemenin yanı sıra, NGRST onları tespit etmek için bir mikro-mercekleme (microlensing) araştırması yürütecek. Bu çaba, yıldız yoğunluğunun çok daha yüksek olduğu galaktik şişe boğazına odaklanacak ve bir gezegenin, Dünya ile arasındaki geçen arka plan yıldızlarını kısaca parlatan küçük bir kütleçekimsel mercek gibi davranabilme özelliğinden yararlanacak.
Bu olaylar çok kısa süreli, genellikle sadece birkaç saat sürer ve NGRST, aynı bölgeleri 15 dakikalık periyotlarla tekrar tekrar gözlemleyerek parlama ve sönme eğrisinin çoğunu yakalama fırsatı sunacak. Bu genellikle gezegenin ana yıldızının ürettiği merceklenme olayıyla birlikte gelir, ancak aynı zamanda extrasolar sistemlerden atılmış ve uzayda serbestçe dolaşan bazı "serseri gezegenleri" yakalamayı da bekliyoruz. Her durumda, bu araştırmada on binlerce gezegen tespit etmeyi bekliyoruz; bunların çoğu, Kepler tarafından tespit edilenlerden daha uzakta ana yıldıza sahip olacak.
Şimdilik planlanan hedefler bunlar. Bireysel araştırma teklifleri için de zaman ayrılacak ve bu teklifler donanımın ek kullanımlarını bulabilir. Ancak RST ile tamamen yeni bir şey bulma veya gelecekteki sorunları çözmek için kullanabilme olasılığının yüksek olduğu belirgin bir duygu hakimdi. McEnery, her şeyi şu sözlerle özetledi: "Roman'dan gelen en heyecan verici bilimin, tahmin edemediğimiz, öngöremediğimiz ancak gelecekteki görevler için yeni ve derin soruları ortaya koyacak şeyler olacağını çok umuyorum ve aslında bekliyorum."
