Şimdiye Kadar Yapılmış En Güçlü Uzay Teleskobu Zamanda Geriye Evrenin Karanlık Çağlarına Bakacak

Bazıları NASA'nın James Webb Uzay Teleskobu'na “astronomiyi yiyen teleskop” O en güçlü uzay teleskobu şimdiye kadar yapılmış ve insan mühendisliğinin sınırlarını zorlayan karmaşık bir mekanik origami parçası. 18 Aralık 2021'de, yıllarca süren gecikmelerin ve milyarlarca dolarlık maliyet aşımlarının ardından teleskop, yörüngeye fırlatılması planlanıyor ve astronominin bir sonraki çağını başlatır.

Ben bir astronom gözlemsel kozmolojide uzmanlığım var—30 yıldır uzak galaksileri inceliyorum. Evrenle ilgili cevaplanmamış en büyük sorulardan bazıları evrenin Büyük Patlama'dan hemen sonraki ilk yıllarıyla ilgilidir. İlk yıldızlar ve galaksiler ne zaman oluştu? Hangisi önce geldi ve neden? Gökbilimcilerin yakında galaksilerin nasıl başladığına dair hikayeyi ortaya çıkarabilecekleri için inanılmaz heyecanlıyım çünkü James Webb özellikle bu soruları cevaplamak için inşa edildi.

Evrenin 'Karanlık Çağları'

Mükemmel kanıtlar, evrenin, adı verilen bir olayla başladığını gösteriyor. Büyük patlama 13.8 milyar yıl önce, bu da onu ultra sıcak, ultra yoğun bir durumda bıraktı. Evren, Big Bang'den hemen sonra genişlemeye başladı ve bunu yaparken de soğudu. Büyük Patlama'dan bir saniye sonra, evren yüz trilyon mil genişliğindeydi ve ortalama sıcaklığı 18 milyar derece Fahrenheit (10 milyar Santigrat derece) idi. Büyük Patlama'dan yaklaşık 400,000 yıl sonra, evren 10 milyon ışıkyılı genişliğindeydi ve sıcaklık soğudu 5,500 derece Fahrenheit (3,000 santigrat derece). Bu noktada onu görecek biri orada olsaydı, evren dev bir ısı lambası gibi donuk kırmızı renkte parlardı.

Bu süre boyunca uzay, yüksek enerjili parçacıklar, radyasyon, hidrojen ve helyumdan oluşan yumuşak bir çorbayla doldu. yapı yoktu. Genişleyen evren büyüdükçe ve soğudukça çorba seyreldi ve her şey karardı. Bu, astronomların Dünya dediği şeyin başlangıcıydı. Karanlık çağlar evrenin.

Karanlık Çağların çorbasıydı tam olarak homojen değil ve yerçekimi nedeniyle, küçük gaz alanları bir araya toplanmaya ve daha yoğun hale gelmeye başladı. Pürüzsüz evren yumrulu hale geldi ve bu küçük, daha yoğun gaz yığınları, yıldızların, galaksilerin ve evrendeki diğer her şeyin nihai oluşumu için tohumlardı.

Görülecek bir şey olmamasına rağmen, Karanlık Çağlar evrenin evriminde önemli bir aşamaydı.

İlk ışığı arıyorum

Karanlık Çağ, yerçekiminin sonunda ilk ışığı yaymaya başlayan ilk yıldızları ve galaksileri oluşturmasıyla sona erdi. Gökbilimciler ilk ışığın ne zaman oluştuğunu bilmeseler de en iyi tahmin, birkaç yüz milyon yıl Big Bang'den sonra. Gökbilimciler ayrıca önce yıldızların mı yoksa galaksilerin mi oluştuğunu bilmiyorlar.

Güncel teoriler yerçekiminin karanlık maddenin hakim olduğu bir evrende yapıyı nasıl oluşturduğuna dayalı olarak, yıldızlar ve yıldız kümeleri gibi küçük nesnelerin önce oluştuğunu ve daha sonra cüce gökadalara ve ardından Samanyolu gibi daha büyük gökadalara dönüştüğünü öne sürüyor. Evrendeki bu ilk yıldızlar, günümüzün yıldızlarına kıyasla uç nesnelerdi. Onlar milyon kat daha parlak ama çok kısa yaşadılar. Sıcak ve parlak bir şekilde yandılar ve öldüklerinde arkalarında bıraktılar. kara delikler Güneş'in kütlesinin yüz katına kadar, ki bu da galaksi oluşumu için tohum görevi gördü.

Gökbilimciler, evrenin bu büyüleyici ve önemli dönemini incelemeyi çok isterler, ancak ilk ışığı tespit etmek inanılmaz derecede zordur. Günümüzün büyük, parlak galaksileriyle karşılaştırıldığında, ilk nesneler çok küçüktü ve evrenin sürekli genişlemesi nedeniyle, şu anda Dünya'dan on milyarlarca ışık yılı uzaktalar. Ayrıca ilk yıldızlar, oluşumlarından kalan gazla çevriliydi ve bu gaz, ışığın çoğunu emen bir sis gibi hareket ediyordu. için birkaç yüz milyon yıl sürdü. sisi patlatmak için radyasyon. Bu erken ışık, Dünya'ya vardığında çok zayıftır.

Ancak bu tek zorluk değil.

Evren genişledikçe, içinden geçen ışığın dalga boyunu sürekli olarak uzatır. buna denir kırmızıya kayma çünkü mavi veya beyaz ışık gibi daha kısa dalga boylarındaki ışığı kırmızı veya kızılötesi ışık gibi daha uzun dalga boylarına kaydırır. Mükemmel bir benzetme olmasa da, bir araba yanınızdan geçerken yaptığı seslerin perdesinin fark edilir şekilde düşmesine benzer.

13 milyar yıl önce erken bir yıldız veya galaksi tarafından yayılan ışık, Dünya üzerindeki herhangi bir teleskopa ulaştığında, evrenin genişlemesiyle 10 kat gerildi. Kızılötesi ışık olarak gelir, yani kırmızı ışıktan daha uzun bir dalga boyuna sahiptir. İlk ışığı görmek için kızılötesi ışığa bakıyor olmanız gerekir.

Bir Zaman Makinesi Olarak Teleskop

James Webb Uzay Teleskobu'na girin.

Teleskoplar zaman makineleri gibidir. Bir nesne 10,000 ışıkyılı uzaklıktaysa, ışığın Dünya'ya ulaşması 10,000 yıl sürer demektir. Yani gökbilimciler uzayda ne kadar uzağa bakarlarsa, zamanda daha da geriye bakıyoruz.

Mühendisler optimize edilmiş James Webb en erken yıldızların veya galaksilerin zayıf kızılötesi ışığını özel olarak tespit etmek için. Hubble Uzay Teleskobu ile karşılaştırıldığında, James Webb kamerasında 15 kat daha geniş bir görüş alanına sahip, altı kat daha fazla ışık toplar ve sensörleri kızılötesi ışığa en duyarlı olacak şekilde ayarlanmıştır.

Strateji şu olacak: uzun süre gökyüzünün bir parçasına derin derin bak, mümkün olduğunca en uzak ve en eski galaksilerden çok fazla ışık ve bilgi toplayarak. Bu verilerle Karanlık Çağların ne zaman ve nasıl sona erdiğini cevaplamak mümkün olabilir ancak daha yapılacak çok önemli keşifler var. Örneğin, bu hikayeyi çözmek aynı zamanda karanlık maddenin doğasını açıklamaya yardımcı olur, maddenin yaklaşık oluşturan gizemli formu Evrenin kütlesinin yüzde 80'i.

James Webb teknik olarak en zor görev NASA şimdiye kadar denedi. Ancak, yanıtlamaya yardımcı olabileceği bilimsel soruların, çabanın her zerresine değeceğini düşünüyorum. Ben ve diğer astronomlar, verilerin 2022'de bir ara geri gelmeye başlamasını heyecanla bekliyoruz.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

Resim Kredisi: Hubble Derin Alanı / NASA

Kaynak: https://singularityhub.com/2021/10/24/the-most-powerful-space-telescope-ever-built-will-look-back-in-time-to-the-dark-ages-of- Evren/