En büyük soruları cevaplarken Dr. Ethan Siegel ile evreni gezin.
Evrende, sadece yapılmayı bekleyen keşifler ve çözülmeyi bekleyen kozmik bulmacalar var. Şu anda kozmosumuzun inanılmaz derecede sağlam bir resmine sahibiz. Hot Big Bang’in, 13.8 milyar yıl önce, evreni en sonunda yıldızlara, galaksilere ve kozmik ağa dönüşecek dalgalanmalarla tohumlayan bir önceki kozmik enflasyon dönemine göre kurulan evrenimizin başlangıcını işaretlediğini biliyoruz. Bugün, evrenimizin hala genişlediğini ve soğuduğunu ve sadece normal madde ve radyasyonla dolu değil, büyük miktarlarda karanlık madde ve – son ~ 6 milyar yıldır – karanlık enerjinin evrenin genişlemesine neden olduğunu biliyoruz.
Ancak Hubble, Alma ve JWST gibi en son gözlemevlerinin getirdiği ilerlemelerle bile, çok şey bilinmiyor. Hala ilk yıldızları bulamadık. Neden evrendeki antimadde olmaktan daha fazla mesele olduğunu bilmiyoruz. Hubble gerginliğine veya genişleme oranını ölçmek için farklı yöntemlerin neden farklı, uyumsuz sonuçlar vermesi için bir çözünürlüğümüz yok. Ama şimdi, ilk görüntülerini (ve keşiflerini) dünyaya açıklayan yeni bir teleskop var: NSF’nin Vera C. Rubin Gözlemevi. Gerçeklik anlayışımızı arttırması ne gibi bir potansiyel var? Bu, sırasıyla John Mears ve Rodney Nourse gibi birkaç kişinin zihninde bir soru, bilmek isteyen bir soru:
“Vera Rubin gözlemleri JWST’nin gözlemlerine nerede uyacak?” “Vera C. Rubin Gözlemevi, Hubble gerginliğini uzlaştırmaya yardımcı olacak ve evet ise nasıl?”
Her yeni gözlemevinin kendi uzmanlığı vardır ve buna Vera C. Rubin Gözlemevi’ni içerir. Hadi onu bu kadar muhteşem kılan şeyden geçelim ve sonra bizi yapabileceği keşiflere götürür.
Bu çok derin kombine görüntü, resmin merkezindeki interstellar nesnesini ‘OUMUAMUA’yı gösterir. Teleskoplar hareketli interloper’ı izlerken bulaşan hafif yıldızların parkurları ile çevrilidir. Bu görüntü, ESO’nun çok büyük teleskopunun yanı sıra Gemini Güney teleskopundan birden fazla görüntü birleştirerek oluşturuldu, ancak Vera C. Rubin Gözlemevi ile otomatik olarak tek bir gecede bulunacaktı.
Çoğumuz, teleskopları düşündüğümüzde, onları büyük ışık topları olarak düşünün: çeşitli kaynaklardan ışık toplayan cihazlar, optiklerin izin vereceği en yüksek çözünürlükte.
Ancak bu sadece kısmen doğru. Teleskoplar da:
Yerde veya uzayda bulunabilir,
Geniş alan (genişliğe odaklanmış) veya dar açı (derinliğe odaklanmış) olabilen belirli bir bakış alanına sahip olun,
Nesneleri belirli bir bayılmaya (veya optik büyüklüğe) indirmelerini sağlayarak belirli bir süre için maruz kalma pozisyonlarını alın,
Belirli bir dalga boyunda veya belirli bir dalga boyu aralığında veri alın (belirli fenomen sınıfları sadece belirli dalga boyu aralıkları üzerinde ışığı yayar/emer).
ve daha önce belirli bir süre sonra gözlemledikleri yere geri dönebilir ve zaman alanı astronomi biliminin bir parçası olarak değişiklikler ararlar.
Ne keşfetmeye çalıştığınıza bağlı olarak, teleskopunuzu başka şekillerde daha az iyi olması pahasına belirli şekillerde optimize etmek için tasarlayacaksınız. Örneğin, JWST, kızılötesi dalga boylarında derinlik ve hassasiyet için tasarlanmış uzay tabanlı, dar açılı bir teleskoptur.
Vera C. Rubin Gözlemevi için, odak noktası, kısa süreler boyunca mümkün olduğunca çok fazla gökyüzünü kapsayacak şekilde tasarlanmış, zaman alanı astronomisine odaklanabilmesi için kısa süreler boyunca maruz kalma alan geniş alan görüşleridir: herhangi bir görüntülenen alandaki değişiklikleri bir andan diğerine tespit etme yeteneği.
Mt. Palomar’daki 48 inç Samuel Oschin teleskopu, Zwicky geçici tesisinin (ZTF) verilerini aldığı yerdir. Sadece 48 ″ (1,3 metre) teleskop olmasına rağmen, geniş görüş alanı ve hızlı gözlem hızı, gece gökyüzünde pratik olarak bulamayan optik değişiklikleri keşfetmesine izin verir. Şu anda 2025’te faaliyet gösteren Vera C. Rubin Gözlemevi, (ve Pan-Starrs’s ve SDSS’nin) halefi olarak görülebilir.
Vera C. Rubin Gözlemevi, bu hedeflere odaklanan ilk gözlemevi değildir.
Pan-stresÖrneğin, gökyüzünü tekrar tekrar tarayan, geçici olaylar, nesneler ve parlaklıktaki hızlı değişiklikleri arayan, tüm gökyüzünün yaklaşık her gözlem setiyle kapsayan geniş alanlı bir teleskoptur. Pan-Starrs, diğer tüm teleskoplardan daha fazla yerli asteroit keşfetti ve bir zamanlar kamerasındaki piksel sayısı açısından dünya lideriydi. Bununla birlikte, Rubin’in aksine, Pan-Starrs çok daha küçük bir teleskoptur, yani görüşleri önemli ölçüde daha parlak nesnelerle sınırlıdır ve Rubin’den çok daha düşük çözünürlükte gelir.
. Zwicky geçici tesis olağanüstü kamerası için dikkate değer olan geniş alan bir gözlemevi, tüm kuzey gökyüzünü her iki günde bir görüntüler. Süpernova, gelgit bozulma olayları ve hatta daha önce hiçbir ışığın (veya çok daha az ışığın) görünmediği gökyüzünü aydınlatan kilonova gibi muazzam sayıda kozmik olay tespit etti. Geniş alan, yüksek çözünürlüklü kamerası da olağanüstü.
Ayrıca var Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması (SDSS), olağanüstü bir kameraya sahip başka bir geniş alan gözlemevi. SDSS hakkında Pan-Starrs veya Zwicky geçici tesis ile karşılaştırıldığında dikkat çekici olan şey, SDSS’nin spektroskopi gerçekleştirmek için gerekli tüm ekipmanlara sahip olması ve astronomların aynı anda çeşitli farklı dalga boyları boyunca bir nesnenin ışığında değişiklikleri görmesine izin vermesidir.
Bu gözlemevleri, birçok açıdan, Vera C. Rubin Gözlemevi’ne öncülükler veya öncüller olarak görülebilir.
Vera C. Rubin Gözlemevi’nin ilk görünüm gözlemlerinden gelen bu görüntü, 3D uzayda çok uzak olan ve etkileşime girmeyen Galaxy Pair NGC 4411’i, etkileşime giren görüntüde daha yüksek olan RSCG 55’in galaksileri ile birlikte gösteriyor.
Aslında, bu önceki çabaların aslında Vera C. Rubin Gözlemevi’nin tasarımını ve yapımını sağladığını kolayca iddia edilebilir: böyle bir gözlemevinin inşa edilebileceğinin kavramının kanıtıdır: bununla yapmak istediğimiz bilim türünün mümkün olduğunu. Vera C. Rubin Gözlemevi’nin daha önceki tüm çabalar üzerinde sahip olduğu büyük avantajlar aşağıdaki gibidir:
Diğerlerinden çok, çok daha büyük bir birincil aynaya sahiptir: 8,4 metrelik bir aynabugün dünyadaki en büyük diyafram optik teleskoplarıyla rekabet ederek, daha fazla ışık toplamasına ve evreni daha yüksek çözünürlükte görüntülemesine izin veriyor.
Var En karmaşık ve sofistike teleskop montajı Şimdiye kadar tasarlanmış, hız için optimize edilmiş ve gözlemevinin ağır, büyük optiklerini tam olarak gerektiği gibi hareket ettirmek. Dome ve optik montaj ayrı ayrı motorludur, böylece kubbe teleskopun gökyüzünde bir sonraki konuma kadar hızlı hareket edemese de, teleskop hala mevcut pozisyonunda gözlemlerini tamamlarken dönmeye başlayabilir, daha sonra teleskop hareket etmeye başlayabilir ve kubbe hareketlerini tamamlarken bir sonraki gözlemlerini almaya başlayabilir.
Ve Vera C. Rubin Gözlemevi de Dünyanın en büyük, en hassas kamerası Evreni şöyle fotoğraflamak için: Üç görünür ışık ve üç kızılötesi ışık filtresi de dahil olmak üzere altı farklı filtreden bir (veya tümü) bir görünüm alanını görüntüleyebilen 3200 megapiksel kamera.
Vera C. Rubin Gözlemevi’nin ilk sürümünden gelen bu görüntü, kendi Samanyolu’nda lagün (büyük, daha karışık 8) ve üçlü (küçük, daha karışık 20) bulutsu gösteriyor. Aşağıda, trifid bulutsusunun üç farklı Rubin filtresinden veriler, bu verileri birleştirmekten elde edilen kompozit bir görüntü ile birlikte gösterilmiştir.
Kredi: TA Rektör (Alaska Üniversitesi Anchorage); Rubin Gözlemevi/Noirlab/SLAC/NSF/DOE/Aura
Bu, Vera C. Rubin Gözlemevi’nin elde edebileceği çarpıcı, geniş alan, derin, neredeyse tamamen gökyüzü görüntülerine yol açar. Aslında, görürsen Halka açık olan ilk görüntüler Gözlemevi ile, muhtemelen odaklandıkları şeydir: bilinen nesneler, çok hızlı bir şekilde çok hızlı görüntülenen, çeşitli filtreler, renkler ve geçmişte nadiren elde edilen derinliklerde vurgulanmıştır. Ama eğer Vera C. Rubin Gözlemevi’nin konusu olduğunu düşünüyorsanız, bu konuda neyin güçlü olduğunu doğru bir şekilde anlamadınız. Ve sorun değil, çünkü daha önce gökbilimciler için inanılmaz bir öneme sahip bir ifade kullandım, ancak halkın çoğu üyesinin daha önce duymadığı: zaman alanı astronomi.
Basitçe söylemek gerekirse, birçok astronomik nesne zamanla değişir. Bu değişiklikler çeşitli nedenlerle ortaya çıkabilir.
Nesneler değişebilir çünkü yeryüzündeki gözlemevimizden görüldüğü gibi görünen konumlarında ilerlediler. Bu en çok asteroitler, kuyruklu yıldızlar, kuiper kemer nesneleri veya centaurlar gibi güneş sistemi nesneleri için yaygındır. Ayrıca ‘OUMUAMUA veya BORISOV gibi nadir yıldızlararası interloper için de geçerli olabilir. Rubin verilerinin ilk sürümü üzerinde çalışan gökbilimciler ekibi, neredeyse hepsi kendi arka bahçemizde (ve sıfır potansiyel olarak dünyayı tehdit eden) asteroitler olan 2000’den fazla ek güneş sistemi nesnesi keşfettiklerini açıkladığında, bu birincil nedendi.
Vera C. Rubin Gözlemevi tarafından ilk yayınlanan bu görüntü, Başak kümesinde iki galaksi ve bir dizi kırmızı-yeşil mavi çizgiyi gösterir: kendi güneş sistemimizde bu uzak manzarayı fotobombardıran asteroitler. Rubin’in evreni gözlemleyen ilk gecesi sırasında 2000’den fazla yeni asteroit bulundu.
Nesneler değişebilir, çünkü hem Samanyolu hem de nispeten yakındaki diğer galaksilerde değişken yıldızlar gibi zamanla aydınlanır veya zamanla bayılırlar. Galaksilerin yüzey parlaklığı da dalgalanabilir ve Vera C. Rubin Gözlemevi’nin yüksek hassasiyetli optikleri bunu çeşitli galaksiler için de tespit edebilir. Cepheids, Delta Scuti Stars, RR Lyrae Stars, Mira değişkenleri ve diğerleri gibi sınıflar da dahil olmak üzere yeni değişken yıldızlar bu gözlemevi tarafından keşfedilecek.
Bazen, yıldızlar sadece varlığın dışına çıkacak, bir felaketin izini veya geride herhangi bir gözlemlenebilir kalıntıyı bırakacak. Bunu Hubble gibi teleskoplarla son derece nadiren gözlemledik, ancak Vera C. Rubin Gözlemevi’nin gücü ile diğerlerini bulmayı beklemeliyiz. Bu bize doğrudan çökme olgusu hakkında muazzam bilgiler sağlayacaktır: büyük yıldızların – beklemediğimiz yıldızların bir süpernova patlaması için mahkum edileceği – hiç patlama yapmayın, ancak doğrudan bir kara delik olmak için kendi yerçekimlerinin altında çöküyor. Bu nesneleri sadece gözlemler arasında yıllar gibi büyük zaman aralıklarıyla bulduk, ancak Vera C. Rubin Gözlemevi ile, varlığını göz kırptıkları anda tanımlayabilmeliyiz, diğer sinyalleri (elektromanyetik, yerçekimi dalgası veya başka türlü) kaybolmalarına karşılık gelebilecek.
Hubble’ın görünür/yakın fotoğrafları, güneşin kütlesinin en az 25 katı, varlığından göz kırpmış, süpernova veya başka bir açıklama olmadan büyük bir yıldız gösteriyor. Doğrudan çöküş tek makul aday açıklamasıdır ve süpernova veya nötron yıldız birleşmelerine ek olarak, ilk kez bir kara delik oluşturmanın bilinen bir yoludur. Bu nesnenin doğrudan çöküşü, hala soruşturma altındayken, yıldız bir arkadaşı tarafından tetiklenmiş olabilir.
Kendi galaksimizde, zaman içinde yıldız özelliklerindeki değişikliklere özel bir pencere alacağız. Parlak yıldızlar, parlaklıkta yüzde bir seviyede saptanabilir farklılıklar sergileyecek ve gözlemlenebilirlik için önceki herhangi bir eşiğin altında olacak değişkenliği tanımlamamızı sağlayacaktır. Son zamanlarda Betelgeuse’da meydana gelen büyük karartma olayından çok daha az muhteşem olan yıldız patlamalarına ve fişeklere veya büyük yıldız ETA carinae’nin büyük süpernova dürtüsü olayından çok daha zayıf olan küçük geliştirmelere tanık olabilir ve tanımlayabiliriz. Bu tür yıldız dalgalanmalarının yaygın olması beklenmektedir, ancak genellikle tespit edilmez; Vera C. Rubin Gözlemevi bunu değiştirecek.
Ancak Vera C. Rubin Gözlemevi’nin en muhteşem kullanımı, tüm evrende meydana gelen ekstragalaktik felaketleri tanımlamak olacaktır. Bu şunları içerir:
Birden fazla görüntü ile görünecek uzak, yerçekimsel lensli galaksiler de dahil olmak üzere süpernova,
Kilonova etkinlikleri, çok uzak ve genellikle önceki nesil anket teleskoplarında görmek için çok zayıf olan galaksilerde meydana gelen olaylar dahil,
Hem yıldız kütlesi hem de süper kütleli çeşitlerin aktif kara delikleri, açılan, kapanan, parlaklıkta artış veya parlaklıkta azalma,
Daha fazla mesafede ve daha küçük optik büyüklüklerde bulunan gelgit bozulma olayları, Pan-Stars, Zwicky geçici tesis veya hatta SDS’lerin tanımlayabileceği her şeyden daha fazla
Ve en heyecan verici bir şekilde, henüz aramayı bile bilmediğimiz yeni geçici olay sınıfları.
Galaxy 1es 1927+654 çevresindeki emisyonların VLBA’sından gelen bu Timelapse serisi radyo görüntüleri, radyo özelliklerinin önemli bir parlamasını ve “parçalanmasını” göstermektedir. Veriler, bu jetlerin ışık hızının ~% 30’unda patladığını göstermektedir. Şu anda Vera C. Rubin Gözlemevi tarafından elde edilenler gibi diğer ışık dalga boylarındaki gözlemler, süper kütleli bir kara delik içeren bir galakside yeni aktivite gösterdiğinde, bunun gibi takipler yeni radyo jetlerinin piyasaya sürülmesini ortaya çıkarabilir.
Ayrıca diğer teleskoplarla sinerji için muazzam bir fırsat sunuyor: hem uzay tabanlı hem de yer tabanlı. Gördüğünüz gibi, Vera C. Rubin Gözlemevi’nin mükemmel olacağı şey, bu değişen olayları tanımlamaktır – süpernova, kilonova, kara delik değişiklikleri, gelgit kesintileri, vb.
Bu, ne gördüğünüze ve ondan ne öğrenebileceğinizi düşündüğünüze bağlı olarak, diğer uzay tabanlı ve zemin tabanlı gözlemevlerinin bir paketi içerir. Bir süpernova, kilonova, nova patlaması veya gelgit bozulması olayı söndüğünde, tek başına bir yol öncesi arama (yani progenitör yıldızından patlamadan önceki verilere bakarak) da dahil olmak üzere parlaklığını, ışık eğiliminin yükselişini, zirvesini ve düşüşünü ve düşüşünü ölçebilirsiniz. Aynı şey bir kara deliğin parlaklığındaki değişiklikler için. Ancak şunları takip etme yeteneği ile:
Chandra gibi röntgen ışığı,
Hubble’ın STIS enstrümanı gibi ultraviyole ışık,
Optik ışık spektroskopik olarak, yer tabanlı 10 metrelik sınıf teleskoplarından biriyle,
JWST ile kızılötesi ışık,
veya alma veya diğer radyo teleskopları ile radyo ışığı,
Bu olayların ve fenomenlerin birçoğunu benzeri görülmemiş ayrıntılarla ve Rubin olay yerine gelmeden önce imkansız olacak hızlı bir hızla inceleyebiliriz.
Bu görüntü, sol üstte gösterilen GRB 230307a kalıntısı ile birlikte bir nötron yıldız nötron yıldız birleşme için bir ana bilgisayar galaksisinin fotometrik JWST görüntüsünü gösterir. Kaynak zayıf ve daha mavimsi (daha kısa dalga boyu) renklerde zar zor tespit edilebilir, ancak kızılöteye daha uzak görünür. Gelgit bozulma olayları, süpernova ve novae dahil olmak üzere diğer birçok geçici etkinlik Vera C. Rubin Gözlemevi tarafından keşfedilecek ve JWST gibi teleskoplarla takip edilecektir.
Son olarak, Vera C. Rubin Gözlemevi, günümüzün en büyük kozmik bilmecesi hakkında bilgi verme imkanı sunuyor: Hubble gerginliğiveya evrenin ne kadar hızlı genişlediğine dair tartışma/anlaşmazlık. Aşağıdakilerin olağanüstü bir yolu olacak:
Yeni tip IA süpernova, büyük kozmik mesafelerde standart mumlarda altın standart bulun, gökyüzünde nerede meydana geldiklerine bakılmaksızın,
ESA’nın Gaia misyonu tarafından çıkarılan yakındaki yıldız paralakslarının çoğunu bağımsız olarak kontrol etmek ve sistematik hatalar için hesaplanmamış olmasını sağlamak,
Ve zaman içinde gökadaların ve yıldızların birçok özelliğini ölçmek, parlaklıklarını ve çeşitliliklerini ve bu özelliklerde meydana gelen herhangi bir sürüklenmeyi ölçmek için,
Artan istatistikleri ve hataları azaltmak ve bizi günümüzde modern kozmologları rahatsız eden en tartışmalı bilmecelerden birinin çözülmesine yardımcı olabilecek nadir ama derin olaylara daha duyarlı hale getiriyor.
Bu görüntü, 2023’te JWST tarafından görüntülendiği gibi Galaxy Cluster PLCK G165.7+67.0’ı göstermektedir. Bu görüntüde yer alan ön plan kümesi tarafından yerçekimi olarak lensize edilen birçok arka plan galaksisi ve görüntünün sol tarafında büyük turuncu arkta meydana gelen dikkate değer, üçlü lensli bir süpernova var. Neredeyse tüm gökyüzü kapsamı ve tüm bakış alanını sadece saatler içinde inceleme yeteneği ile Vera C. Rubin Gözlemevi bu tür daha fazla olay bulabilir.
Ancak kısaca bahsettiğim başka bir şey daha fazla vurgu yapmayı hak ediyor: Bize görebileceğimiz ve tanımlayabildiğimiz nesnelerdeki herhangi bir türden değişiklikleri arama yeteneği sunuyor. Kırmızı bir cüceye ateşlemek için birleşen iki kahverengi cüce yıldızı gibi, daha önce hiç görmediğimiz bir şeyi temsil eden yeni, parlak ışık kaynakları görünecek mi? Birçoğunu zamanla sık sık izleyerek farklı sınıfların çeşitli yıldızlarının parlama oranı hakkında bir şeyler keşfedecek miyiz? Yeni yıldız değişkenlik sınıflarını keşfedecek miyiz, çünkü daha önce yüksek çözünürlükte gördüğümüzden ve hızlı geri dönüş-nesne hızlarına sahip olduğumuzdan özünde daha zayıf olan nesnelere bakıyoruz? Normalde gökbilimciler tarafından kirlilik olarak muamele görmelerine ve Dünya’yı daha iyi korumamıza izin vermesine rağmen, uydular ve uydu enkazları hakkında yeni ve beklenmedik bir şey keşfedecek miyiz? Ve astronomik olarak bir şey bulacak mıyız, bu bizim için tam bir sürpriz: bu noktada bulmayı beklemeyi bile bilmediğimiz bir şey mi?
“Bildiklerimize dayanarak, en azından bu tür IA süpernova, bu birçok kilonova, bu birçok gelgit kesintisi olayı, bu birçok yeni sefeid, vb. Vera C. Rubin Gözlemevi’nin yeteneklerinin ne olduğunu biliyoruz ve bu bize daha önce baktığımıza göre görebileceğini tahmin etme yeteneğini sağlıyor. Ancak yeni bir şey bulma ve potansiyel olarak devrimci bulma olasılığı, bilimin heyecanının bir parçasıdır: bu yeni araçlara ve yeteneklere bakana kadar ne bulacağımızın tam kapsamını bilmiyoruz. Eğer bu sizi heyecanlandırırsa, büyük olasılıkla kendiniz bir bilim adamı olmak için gereken merak ruhuna sahipsiniz!
News
