NASA'nın James Webb Uzay Teleskobu 2022'de bilim operasyonlarına başladığında, ilk görevlerinden biri evrendeki en eski yapıları haritalamak için iddialı bir program olacak. COSMOS-Webb olarak adlandırılan yarım milyon galaksinin bu geniş ve derin araştırması, Webb'in ilk yılında üstleneceği en büyük projedir.
200 saatten fazla gözlem süresiyle COSMOS-Webb, Yakın Kızılötesi Kamera ile gökyüzünün büyük bir bölümünü (0,6 kare derece ) inceleyecek. Bu üç dolunay büyüklüğünde. Aynı anda Orta Kızılötesi Enstrüman ile daha küçük bir alanı haritalayacaktır.
"Bu, COSMOS-Webb programına oldukça benzersiz olan büyük bir gökyüzü yığını. Çoğu Webb programı, gökyüzünün küçük parçalarını inceleyen kalem ışınlı anketler gibi çok derin sondajlar yapıyor," diye açıklıyor, yardımcı doçent CaitlinCasey. Austin'deki Texas Üniversitesi ve COSMOS-Webb programının eş lideri:
"Bu kadar geniş bir alanı kapladığımız için, galaksi oluşumunun başlangıcında büyük ölçekli yapılara bakabiliriz. Ayrıca, erken dönemde var olan en nadir gökadalardan bazılarını arayacağız ve galaksilerin karanlık madde dağılımının çok erken zamanlarına kadar büyük ölçekli haritasını çıkaracağız."
(Karanlık madde ışığı emmez, yansıtmaz veya yaymaz, bu nedenle doğrudan görülemez. Karanlık maddenin gözlemleyebildiğimiz nesneler üzerindeki etkisinden dolayı var olduğunu biliyoruz.)
HUBBLE'IN BAŞARILARINI GELİŞTİRMEK
COSMOS araştırması, 2002 yılında, yaklaşık 10 dolunay alanı olan çok daha büyük bir gökyüzü parçasını görüntüleyen bir Hubble programı olarak başladı. Oradan, işbirliği, dünyadaki ve uzaydaki dünyanın en büyük teleskoplarının çoğunu içerecek şekilde çığ gibi büyüdü. Şimdi COSMOS, X-ışınından radyoya kadar tüm spektrumu kapsayan çok dalga boylu bir araştırmadır.
Gökyüzündeki konumu nedeniyle, COSMOS sahası dünyanın dört bir yanındaki gözlemevlerinden erişilebilir. Gök ekvatorunda yer alır, hem kuzey hem de güney yarım kürelerden incelenebilir, bu da zengin ve çeşitli bir veri hazinesi sağlar.
Rochester Teknoloji Enstitüsü'nden Jeyhan Kartaltepe, "COSMOS, veri ürünleri bu kadar yaygın olduğu ve gökyüzünün bu kadar geniş bir alanını kapladığı için birçok galaksi dışı bilim insanının analizlerini yapmak için gittiği araştırma haline geldi" diyor.
İddialı COSMOS-Webb programı, aşağıdakiler dahil olmak üzere üç özel çalışma alanında ilerleme sağlamak için önceki keşifler üzerine inşa edilecek:
“Yeniden İyonlaşma Dönemi anlayışımızda devrim yaratmak; erken, tamamen evrimleşmiş galaksileri aramak ve karanlık maddenin galaksilerin yıldız içeriğiyle nasıl evrimleştiğini öğrenmek.”
HEDEF 1: YENİDEN İYONLAŞMA DÖNEMİNE İLİŞKİN ANLAYIŞIMIZDA DEVRİM YARATMAK
Büyük patlamadan kısa bir süre sonra evren tamamen karanlıktı. Evreni ışıkla yıkayan yıldızlar ve galaksiler henüz oluşmamıştı.
Bunun yerine evren, nötr hidrojen ve helyum atomlarından ve görünmez karanlık maddeden oluşan ilkel bir çorbadan oluşuyordu. Buna kozmik karanlık çağlar denir.
Büyük patlamadan birkaç yüz milyon yıl sonra, ilk yıldızlar ve galaksiler ortaya çıktı ve erken evreni yeniden iyonize etmek için enerji sağladı.
Bu enerji, evreni dolduran hidrojen atomlarını parçalayarak onlara bir elektrik yükü verdi ve kozmik karanlık çağları sona erdirdi. Evrenin ışıkla dolup taştığı bu yeni döneme, Yeniden İyonlaşma Dönemidenir.
COSMOS-Webb'in ilk hedefi, büyük patlamadan 400.000 ile 1 milyar yıl sonra gerçekleşen bu yeniden iyonlaşma çağına odaklanıyor.
Yeniden iyonlaşma, büyük olasılıkla, hepsi bir anda değil, küçük ceplerde gerçekleşti. COSMOS-Webb, erken evrenin ilk ceplerinin nerede yeniden iyonlaştığını gösteren baloncukları arayacak. Ekip, bu yeniden iyonlaşma balonlarının ölçeğini haritalamayı hedefliyor.
Casey, "Hubble, ilk zamanlara kadar bu gökadalardan bir avuç bulmak için harika bir iş çıkardı, ancak yeniden iyonlaşma sürecini anlamak için binlerce gökadaya daha ihtiyacımız var" diyor.
Bilim adamları ister çok büyük ister nispeten düşük kütleli sistemler olsun, Yeniden İyonlaşma Çağında ne tür galaksilerin başladığını bile bilmiyorlar.
COSMOS-Webb, çok büyük, nadir gökadaları bulma ve büyük ölçekli yapılardaki dağılımlarının nasıl olduğunu görme konusunda benzersiz bir yeteneğe sahip olacak.
Öyleyse, yeniden iyonlaşmadan sorumlu galaksiler, kozmik bir metropolün eşdeğerinde mi yaşıyor, yoksa çoğunlukla uzayda eşit olarak mı dağılmışlar? Sadece COSMOS-Webb büyüklüğünde bir araştırma bilim adamlarının buna cevap vermesine yardımcı olabilir.
HEDEF 2: ERKEN DÖNEMDE, TAMAMEN EVRİMLEŞMİŞ GALAKSİLER ARIYORUZ
COSMOS-Webb, büyük patlamadan sonraki ilk 2 milyar yıl içinde yıldız doğumunu durduran çok erken, tamamen evrimleşmiş galaksileri arayacak.
Hubble, evrenin nasıl oluştuğuna dair mevcut modellere meydan okuyan bu galaksilerden bir avuç buldu. Bilim adamları, bu galaksilerin nasıl eski yıldızlara sahip olabileceğini ve evren tarihinin bu kadar erken bir döneminde yeni yıldızlar oluşturmadıklarını açıklamak için mücadele ediyor.
COSMOS-Webb gibi büyük bir araştırmayla ekip, bu nadir gökadaların çoğunu bulacak. Nasıl bu kadar hızlı evrimleşebildiklerini ve yıldız oluşumunu bu kadar erken kapatabildiklerini anlamak için bu galaksiler hakkında ayrıntılı çalışmalar planlıyorlar.
HEDEF 3: GALAKSİLERİN YILDIZ İÇERİĞİYLE KARANLIK MADDENİN NASIL EVRİMLEŞTİĞİNİ ÖĞRENMEK
COSMOS-Webb, bilim insanlarına, galaksilerdeki karanlık maddenin, evrenin ömrü boyunca galaksilerin yıldız içeriğiyle nasıl evrimleştiğine dair fikir verecek.
Galaksiler iki tür maddeden oluşur: yıldızlarda ve diğer nesnelerde gördüğümüz normal, parlak madde ve genellikle galaksiden daha büyük olan ve onu geniş bir haleyle çevreleyebilen görünmez karanlık madde.
Bu iki tür madde, galaksi oluşumu ve evriminde iç içe geçmiş durumda. Ancak şu anda galaksilerin halelerindeki karanlık madde kütlesinin nasıl oluştuğu ve bu karanlık maddenin galaksilerin oluşumunu nasıl etkilediği hakkında fazla bilgi yok.
COSMOS-Webb, bilim adamlarının bu karanlık madde halelerini "zayıf mercekleme" yoluyla doğrudan ölçmesine izin vererek bu sürece ışık tutacak.
İster karanlık ister aydınlık olsun, herhangi bir kütle türünden gelen yerçekimi, daha uzak galaksilerden gördüğümüz ışığı "bükmek" için bir mercek görevi görebilir. Zayıf merceklenme arka plan gökadalarının görünen şeklini bozar, bu nedenle diğer gökadaların önüne bir hale yerleştirildiğinde, bilim adamları halenin karanlık maddesinin kütlesini doğrudan ölçebilir.
Uzayda bir araştırma astronomu olan ekip üyesi AntonKoekemoer, "İlk kez, karanlık madde kütlesi ile gökadaların aydınlık kütlesi arasındaki ilişkiyi ilk 2 milyar yıllık kozmik zamana kadar ölçebileceğiz" diyor.
"Bu, galaksilerin kütlesinin ilk olarak nasıl yerleştirildiğini ve bunun karanlık madde haleleri tarafından nasıl yönlendirildiğini anlamaya çalışmamız için çok önemli bir çağ. Ve bu daha sonra dolaylı olarak galaksi oluşumu anlayışımızı besleyebilir." diye ekliyor.
VERİLERİ HIZLA PAYLAŞMAK
COSMOS-Webb, tanımı gereği kalıcı bilimsel değere sahip veri kümeleri oluşturmak için tasarlanmış bir Hazine programıdır.
Hazine Programları, tek bir tutarlı veri seti ile birden fazla bilimsel sorunu çözmeye çalışır.
Bir Hazine Programı kapsamında alınan verilerin genellikle özel bir erişim süresi yoktur, bu da diğer araştırmacılar tarafından anında analiz edilmesini sağlar.
"Bir Hazine Programı olarak verilerinizi ve veri ürünlerinizi topluluğa hızlı bir şekilde sunmayı taahhüt ediyorsunuz. Bu topluluk kaynağını üreteceğiz ve topluluğun geri kalanının bilimsel analizlerinde kullanabilmesi için kamuya açık hale getireceğiz." diyorKartaltepe.
James Webb Uzay Teleskobu, 2021'de fırlatıldığında dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevi olacak.
Webb güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakacak ve evrenimizin ve yerimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini araştıracak.
Webb, ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı ile birlikte NASA tarafından yönetilen uluslararası bir programdır.
Kaynak:Hubble ASCIENCE: NASA, ESA, Jeyhan Kartaltepe (RIT), CaitlinCasey (UT), Anton M. Koekemoer (STScI)CS Sürüm Kimliği: 2021-042