Merhaba, AstroNotlar’ın bu yazısı ile yılın ilk ayını geride bırakıyoruz. Bugün, yıldız oluşum teorilerinden, uzak galaksilere, asteroitlerden ötegezegenlere kadar birçok konuda keşif yapmamızı sağlamış olan ve 30 Ocak’ta kapatma sinyali gönderilecek olan Spitzer Uzay Teleskobu’ndan bahsedeceğiz.
Spitzer Uzay Teleskobu, uzaya gönderilmiş ilk teleskop değildir. Dünya yörüngesine ilk olarak 1990 yılında Hubble Uzay Teleskobu gönderildi. Bir yıl sonra, 1991 yılında Compton Gama Işını Uzay Teleskobu yörüngeye yerleştirildi. Daha sonra 1999 yılında Chandra X Işın Uzay Teleskobu’nun gönderilmesinin ardından NASA’nın dördüncü uzay teleskobu olacak olan Spitzer Teleskobu projesine 2003 yılında başlandı. Gönderilen bu teleskoplar sayesinde uzayın farklı noktaları, farklı dalga boylarında gözlemlendi ve bu sayede evreni daha iyi anlamaya başladık.
Spitzer Teleskobu’nun ana amacı kızılötesi dalga boyunda gözlem yapmaktı. Uzaya fırlatılan ilk kızılötesi gözlem teleskobu olmamasına rağmen yörüngeye yerleştiğinde bu bölgede gözlem yapacak en hassas teleskop olacaktı. Bu nedenle Spitzer’in, daha önce gönderilmiş teleskoplara göre çok daha iyi sonuçlar vermesi bekleniyordu.
Yapım sürecinde Lockheed Martin ile NASA’nın işbirliği içinde çalıştığı bu uzay aracı, temel olarak iki parçadan oluşuyor. İlk ve en önemli parça, birincil aynası 85 santimetre çapındaki teleskop. İkinci kısım ise, “Kriyojenik Teleskop Tertibatı” adı ile bilinen üç farklı gözlem enstrümanı içermektedir.
Bir ölçüm yapabilmek için ölçüm aletimizin ölçeceğimiz değerden daha düşük bir değerde olması gerekir. Örneğin 40 santigrat derecedeki bir termometre ile bir insanın ateşinin olup olmadığını ölçemeyiz, bunun için termometremizin mevcut sıcaklığının en fazla 36 santigrat derece civarında olması gerekir. Benzer şekilde; yıldız oluşum bölgeleri, moleküler bulutlar gibi ortamlar 10 Kelvin yani -263 santigrat derece sıcaklığa kadar düştüğünden dolayı bu cisimleri gözlemlemek istiyorsak dedektörümüzün olabildiğince soğuk, mutlak sıfır noktası olan -273 santigrat dereceye olabildiğince yakın olması gerekiyor. Bu nedenle gözlem yaparken, teleskobun ışığı odakladığı noktada bulunan ve fotonları toplayan dedektör adındaki parçayı soğutmamız gerekir. Eğer dedektörümüz, gözlediğimiz cisimden daha sıcak olursa sağlıklı sonuçlar elde edemeyiz.
Spitzer Teleskobunun sağlıklı çalışması için soğutulmasının yeterli olduğunu düşünebilirsiniz ancak aynı zamanda sıcak da olması gerekiyor. Nasıl böyle bir çelişki var? Uydunun teleskop kısmının soğutulması gerekiyor, evet. Ancak elektronik ekipmanların da oda sıcaklığına yakın ısıda çalışması gerekiyor. Çünkü her ne kadar dedektörün minimum sıcaklıkta olması elde edeceğimiz değerler açısından en iyi sonucu verse de devre elemanlarının çalışabilmesi için belirli bir sıcaklık aralığı söz konusu. Yani kısaca belirli aralığın dışına çıkıldığı zaman elektronik devre çalışmıyor.
Teleskop ile gözlem yapmak aslında fotoğraf çekmeye çok benzer. Öncelikle teleskobu, gözlem yapacağımız cisme doğrulturuz. Ardından, o cisimden gelen fotonların teleskop sayesinde bir noktada odaklanması için gerekli ayarları yapar, sonra da fotonların dedektör üzerinde birikmesini bekleriz. Bu fotonlar birikirken geçen süreye, poz süresi denir. Telefonlarımız ile gündüz ortalama bir ışık altında çektiğimiz fotoğrafların poz süresi 1 saniyenin altında iken, optik dalga boyunda gözlem yapan bir teleskobun sıradan bir yıldızı gözlemek için ihtiyaç duyduğu poz süresi saatleri bulabilir. Optik gözlem yaparken kullandığımız bu uzun poz süresi taktiğini kızılötesi dalga boyunda uygulamak pek de mümkün değil maalesef. Gökyüzü, kızılötesi dalga boyunda çok parlak olduğundan dolayı poz süresini uzatacak olursak, 10 saniye gibi kısa bir sürede bile bütün fotoğraf karesi ışıkla dolabilir, yani satüre olabilir. Bu nedenle kısa poz süreleri ile birden fazla görüntü alınır ve bu görüntüler kabaca söylemek gerekirse üst üste eklenerek birleştirilir.
Atmosfer tabakasının inceliği, ışık kirliliğinin azlığı ve başka birçok sebep göz önüne alındığında yer tabanlı optik teleskoplar için en ideal konum yüksek dağ tepeleridir. Bu sayede olumsuz koşulların en aza indirilmesi hedeflenir. Ancak yine de teleskobun önündeki atmosfer katmanının etkilerini sıfırlamak mümkün değildir. Bu etkileri minimuma indirmenin en iyi yolu teleskobu Dünya atmosferi dışında bir yörüngeye oturtmaktan geçer.
720 milyon Amerikan Doları gibi dudak uçuklatan bir bütçeye sahip olan Spitzer, 25 Ağustos 2003 tarihinde Delta II roketiyle, Amerikalıların ünlü Cape Caneveral fırlatma rampasından Güneş merkezli bir yörüngeye fırlatıldı.
Uzay görevleri planlanırken genellikle en üst kalite malzemeler kullanılır ve olabilecek sorunlara karşı bazı parçalar, yedeğiyle birlikte gönderilir. Spitzer Teleskobu’nun görev süresi 2 buçuk yıl olarak belirlenmesine rağmen, teleskoba 5 yıl yetecek kadar soğutucu madde de beraberinde gönderildi. Bu süre 15 Mayıs 2009’da doldu ve teleskobun ana görevi tamamlandı. Teleskobu çok düşük sıcaklıklara soğutmak için gereken sıvı helyum olmadan, gözlem yapmanın mümkün olmayacağı düşünülüyordu. Buna rağmen, şaşırtıcı bir şekilde teleskobun gelişmiş kızılötesi kamerasındaki iki kısa dalga modülünün verileri, bilimsel amaçlarda kullanılacak hassaslıkta olunca, teleskobun gözlemlerine devam etmesine karar verildi. Bu devam görevini, “Spitzer Warm Mission” yani “Spitzer Ilık Görevi” adıyla sürdürdü.
Spitzer Teleskobu, sahip olduğu çok amaçlı gözlem enstrümanları ve ötegezegenler hakkındaki keşifleri sayesinde dikkatleri üzerine çekti. Gerçi yörüngede dolanan bir teleskop olmak zaten yeterince dikkat çekici değil mi? Spitzer’in başarıları saymakla bitmeyecek kadar fazla: Güneş sistemimizdeki kuyruklu yıldızlar ve asteroitlerin görüntülenmesi, Samanyolunun detaylı fotoğraflanması, Satürn’ün etrafında yeni bir halka keşfi ve daha nicesi… Spitzer Teleskobu’nun en bilinen çalışmalarından biri TRAPPIST-1 adlı yıldızın 2016 yılından itibaren bin saatten fazla gözlemlenmesi ile keşfettiği ötegezegenler. Bu yıldızın etrafında dönen bir değil iki değil tam 5 tane Dünya benzeri ötegezegen bulması tabii ki büyük yankı uyandırdı.
NASA Bilim Misyonu genel müdürü Thomas Zurbuchen, Spitzer Teleskobu’nun keşiflerinin ardından, Spitzer Uzay Teleskobu sayesinde evrenin çok farklı yönlerini keşfettiğimizi ve işleyişi hakkında çok detaylı bilgilere sahip olduğumuzu belirtti. Gelin Spitzer’in bir kaç keşfine daha göz atalım ve bu teleskobun neden bu kadar önemli olduğunu görelim.
Ötegezegen keşifleri ile adından sıkça söz ettiren Spitzer Teleskobu, aslında ötegezegen keşfetmek için tasarlanmamıştı. Çünkü, bu teleskobun projesi hazırlanırken ötegezegenler henüz yeni yeni keşfediliyordu. Ancak yine de Spitzer Telekobu’nun ötegezegenler hakkında buldukları hiç de azımsanacak gibi değil. En bilinen keşfi, 7 tane dünya benzeri gezegene sahip TRAPPIST-1 sistemi ile ilgili. Kayalık, küçük ve soğuk gezegenlere dünya benzeri gezegenler diyoruz. TRAPPIST-1 yıldızı, tek bir sistemde şimdiye kadar bulunan en fazla dünya benzeri gezegeni barındırıyor. Spitzer Teleskobu ise bu sistemdeki 5 ötegezegenin kaşifi. Üstelik bu ötegezegenlerden üçü yaşanabilir bölgede. Bir gezegenin, yaşanabilir bölgede tanımlanması için yıldızına olan uzaklığının yüzeyinde sıvı su bulundurmasına elverişli olması gerekir. Yıldızların etrafında tek bir gezegenin dahi bu bölgede bulunması bile zor iken tek yıldız etrafında, yaşanabilir bölgede 3 gezegen olması doğal olarak özel bir ilgi uyandırdı ve TRAPPIST-1 Spitzer Teleskobu’ndan sonra da bir çok teleskopla hem yerden hem de uzaydan tekrar tekrar gözlemlendi.
Spitzer Uzay Teleskobu, Güneş sistemi dışından, bir ötegezegenden gelen ışığı doğrudan gözlemleyen ilk teleskop oldu. Daha önce ötegezegenler ancak dolaylı olarak, geçiş yöntemi ile gözlemlenebiliyordu. Geçiş yönteminde yıldızdan aldığımız ışık miktarının zaman içindeki değişiminin gelen foton sayısı ile ölçülür ve detaylı analizlerle bu değişimin nedeni araştırılır. Uygun koşullar sağlandığında bu ışık değişimi yıldızın etrafında bir ötegezegen bulunduğu anlamına gelebilir.
Gelin ötegezegenleri bir yana bırakıp daha ilginç bir keşfe geçelim. Süper kütleli kara deliklerin çoğunun galaksilerin merkezinde olduğunu biliyoruz. Ancak tahmin edersiniz ki bu kara deliklerin etrafında yüzlerce yıldız ve gezegen dolanmakta. Dolayısıyla bu kara delikleri optik gözlemler ile gözlemlemek çok zor olduğu için yine imdadımıza Spitzer yetişiyor! Spitzer Teleskobu, 13 milyar yıl ötedeki iki kara deliği görüntüleyerek şimdiye kadarki en uzak süper kütleli iki kara deliği gözlemiş oldu ve böylece galaksilerin oluşum tarihine yakından bakmamızı sağladı.
Spitzer Teleskobu’nun bir başka görevi ise Samanyolu’nun gözlenmesi. Bilim insanları, 2013 yılında, Samanyolu’nun şimdiye kadar yapılmış en detaylı görselini oluşturmak için Spitzer Teleskobu’nun 10 yıl boyunca topladığı 2 milyondan fazla görüntüyü bir araya getirdi. Samanyolu’nu görüntülemek zordur, çünkü galaksinin her yerine dağılmış halde bulunan gaz ve toz gibi saydamlığı bozan maddeler, optik ışığın bize ulaşmasını engeller. Bu nedenle Samanyolu, optik dalga boyu ile gözlem yapılınca pek de detaylı görünmez. Ancak kızılötesi ışınlar bu yıldızlararası madde tarafından daha az emildiği için kızılötesi gözlemler, optik gözleme göre daha detaylı veri almamızı sağlar. Spitzer de işte bu sayede Samanyolu’nun spiral kollarının içini görüntülemeyi başardı. Spitzer Teleskobu’nun bu çalışmaları sayesinde galaksinin spiral yapısı ve yıldızların merkezi çubuğunun 20 Gigapiksel çözünürlüğüne sahip detaylı haritası oluşturuldu.
Spitzer Teleskobu, yalnızca uzağı gözlemlemedi. Satürn’ün halkaları da kapsamlı bir şekilde fotoğraflayan Spitzer, Satürn’ün optik gözlemler ile fark edemediğimiz, çok geniş bir halkasının daha olduğunu keşfetti. Bu halka, Satürn’den yaklaşık 6 milyon kilometre uzakta başlayıp 12 milyon kilometre ötesine kadar uzanıyor. Halkanın kalınlığı yaklaşık olarak Satürn’ün 20 katı iken çapı ise gezegenin 170 katı kadar. Eğer bu halka gözle görülebilseydi, Dünya’dan baktığımızda dolunayın iki katı büyüklüğünde bir halka görecektik. Bu halkadaki parçacık miktarının azlığı ve Satürn’ün Güneş’e olan mesafesinden dolayı halkanın optik gözlemler ile fark edilmediğini düşünülüyor.
Bu kadar faydalı bir teleskobun neden fişinin çekileceğini merak ettiyseniz şimdi onu açıklayalım. Kızılötesi veya daha uzun dalga boylarında gözlem yapan teleskopların ömrü, teleskobu soğutacak maddenin ömrü kadar olur. Daha önce de bahsettiğimiz gibi yıllarca yapılan gözlemlerden sonra 2009 yılında nihayetinde soğutucu sıvı helyum bittiğinde görevini başarıyla tamamladı. Fakat hikaye burada bitmiyordu. Soğutucusu bitmesine rağmen bu sefer de kendi kalkanı sayesinde Güneş’ten gelen ışınları engelleyerek soğuk tutulmaya çalışıldı. Bu yöntem ile teleskobun sıcaklığı 30 Kelvin civarında kalabildi. Bu sayede iki gözlem enstrümanı verim alınabilecek düzeyde çalıştırılmaya devam edildi ve bundan sonra daha yakındaki cisimleri gözlemeye başladı. “Spitzer Ilık Görevi” adı verilen uzatılmış görev süresi yaklaşık 10 senedir devam ediyor.
NASA, 2016 yılında, aktif olarak yürütülen astrofizik görevlerini gözden geçirdiğinde Evreni kızılötesi dalga boylarında gözleyecek James Webb Uzay Teleskobu’nun 2018’de fırlatılacağını varsayarak Spitzer görevini 2019 yılından itibaren durdurma kararı aldı. Böylece 1 yıl için de olsa James Webb ile Spitzer Teleskobu’nu birlikte kullanmak mümkün olabilecekti. Ne var ki, bu karardan sonra James Webb’in fırlatılması 2021 yılına ertelendi ve Spitzer Telekobu’nun ancak 30 Ocak 2020 yani önümüzdeki Perşembe gününe kadar faaliyetlerine devam etmesine karar verildi.
Tahmin edilen görev süresinin çok üstünde, 16 yılı aşkın süre boyunca görev yapan Spitzer Uzay Teleskobu’nun, astarı yüzünden pahalı olmaya başlayınca durdurulmasına karar verildi. her yıl neredeyse 14 milyon dolar bütçe gerektiren projede masrafların en büyük bölümü, projeyi yürüten personele harcanıyordu.
Evrenimizi kızılötesi dalga boylarında detaylı bir şekilde gözlemleyen, hem güneş sistemimiz ve ötesinde, hem de galaksilerde harikalar keşfeden Spitzer, önümüzdeki Perşembe günü, 30 Ocak’ta durdurulacak. Bilimsel enstrümanları kapatılacak ve araç güvenli moda alınarak gözlemlerine son verecek.
Bir AstroNotlar’ın daha sonuna geldik. Spitzer görevi dört gün sonra sonlandıralacak ve Güneş merkezli bir yörüngede uzay çöpü olacak olmasına rağmen, elde edilen veriler sayesinde yıllarca yeni keşifler yapılmaya ve yeni makaleler yazılmaya devam edilecek.
astronotlar.org@gmail.com e-posta adresimize bahsettiğimiz içeriklere dair düşüncelerinizi belirtebilir, değinmemizi istediğiniz konuları yazabilir, bir kitap, link veya bilgi paylaşımında bulunabilirsiniz. Sosyal medya hesaplarımızdan bizi takip etmeyi unutmayın. Gelecek hafta görüşünceye dek, gökyüzüne iyi bakın. Hoşçakalın!
E-posta: astronotlar.org@gmail.com
Facebook: facebook.com/astronotlar.org
Instagram: instagram.com/astro_notlar
Twitter: twitter.com/astro_notlar
Anchor: anchor.fm/astronotlar
Kaynaklar:
https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-spitzer-space-telescope-ends-mission-of-astronomical-discovery
https://hubblesite.org/mission-and-telescope
https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/cgro/
https://chandra.harvard.edu/about/
http://www.spitzer.caltech.edu/images/2932-Spitzer-Paradox
https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7221
http://www.spitzer.caltech.edu/final-voyage
http://www.spitzer.caltech.edu/news/2252-ssc2020-08-NASA-s-Spitzer-Space-Telescope-Ends-Mission-of-Astronomical-Discovery
https://umutayildiz.com/spitzer-uzay-teleskobuna-veda/
Video ve Görseller:
https://www.nasa.gov/mission_pages/spitzer/images/index.html
http://www.spitzer.caltech.edu/uploaded_files/images/0007/5171/sirtf0814_03_Ti.jpg
(At the time of launch, the Spitzer Space Telescope bore its original name: the Space Infrared Telescope Facility (SIRTF). It’s shown here in the mobile service tower on Launch)
https://www.youtube.com/watch?v=OzdhFBbnaHo
(NASA Team Salutes Spitzer Space Telescope)
http://images.astronet.ru/pubd/2008/06/05/0001228158/iracmb_gc_f1.jpg
(Spitzer’s Milky Way)