Uçan ve yerdeki uzay teleskopları, gökbilimcilerin 55 Cancri e üzere ötegezegenleri (yukarıda) bulmasına yardımcı oluyor. LIFE da birebir şeyi yesyeni aygıtlarla yapabilir.
Canlandırma: NASA/JPL-Caltech
popsci.com.tr’de Ozan Zaloğlu’nun çevirdiği makaleye nazaran; şimdiye kadar geliştirilen en büyük ve en karmaşık insan imali makinenin cihana gönderilmesiyle birlikte James Webb Uzay Teleskobu (JWUT), geçen yıl fırlatılırken gökbilimcilerin yüreğini ağzına getirdi. Teleskop, zifiri cihanın daha derinlerine bakmasını ve uzaktaki cisimleri çözmesini sağlayan eşsiz bir hassasiyete sahip. Lakin daha ileriyi gören sonraki jenerasyon teleskopların, JWUT’yi geride bırakmak için daha ağır siklet olmalarına gerek yok.
Ohio Eyalet Üniversitesinde gökbilimci ve bir ötegezegen avcısı olan Scott Gaudi, “Açısal istikametten daha âlâ çözünürlüğe ulaşmak istiyorsanız, ya giderek daha büyük teleskoplar yapmanız ya da girişimölçüme geçiş yapmanız gerekir” diyor.
Sönümlemeli girişimölçüm, birebir gayenin birebir anda birden fazla görünümünden gelen ışığı birleştirerek göksel cisimler üzerinde bilgi toplayan bir müşahede formülü. Sönümlemeyle, yıldız üzere bir cismin meydana getirdiği baskın art planı engellemek için bu ışığın nasıl birleştirilebileceği kastediliyor. Bu sayede, örneğin yörüngede dolaşan ve yıldızın ışıltısı altında kalan gezegenler üzere çok daha soluk bir amaçtan gelen sinyaller zenginleştiriliyor. Formül, ötegezegen müşahedelerinde karşılaşılan en kuvvetli problemlerden birinin; zıtlık sorununun üstesinden geliyor. Sönümlemeli girişimölçüm, başka rakip teknolojilere nazaran yıldız ışığını on milyar kat yahut daha fazla azaltmanın en düzgün yolu olabilir. Bu ölçü, Dünya boyutundaki bir gezegenin zımnî varlığını ortaya çıkarmak için kâfi. Üstelik bu kayalık cisimler, Dünya dışı yaşama konut sahipliği yapması beklenen en değerli adaylar.
Daha yüksek hassasiyet ve daha yeterli çözünürlük için her ışık toplayıcının birbirinden yüzlerce metre uzağa yerleştirilmesi gerekiyor. İşin yenilikçi kısmıysa şu: Birden fazla algılayıcının engellediği kullanışsız bir düzenek konuşlandırmak yerine, toplayıcılar ortasındaki boş alanda bulunan rastgele bir köprü takviyesi ortadan kaldırılıp kol uçuşu uygulanıyor. Otonom kol uçuşunun güçlü avantajları var. Bu algılayıcılar farklı gayelere odaklanmak ve aldıkları gökbilimsel sinyalleri ayarlamak hedefiyle dışa ya da içe gerçek hareket edebiliyor, kendi etrafında dönebiliyor ve merkezi toplayıcının etrafında atlı karınca üzere hareket edebiliyorlar.
“Girişimölçüm daima, daima ve daima karşımıza çıkmaya devam ediyor” diyor Gaudi. “Bence gelecekte kendisini çok göreceğiz.”
Önümüzdeki onlarca yıllık periyot içinde uzaya sönümlemeli bir girişimölçer yerleştirilmeyecek olsa da, İsviçre’deki Zürih Federal Teknoloji Enstitüsünde çalışan Sascha Quanz’ın öncülük ettiği çalışmalardan biri, girişimölçeri çizim masasından gerçek olmaya gerçek götürüyor. Quanz’ın öncü olduğu bu misyonun hedefi açık: Geniş Ötegezegen Girişimölçeri’nin kısaltması olan LIFE, cihanı Dünya gibisi ve ömür barındırabilecek ötegezegenler bulmak için tarayacak. Quanz’ın araştırma grubunun önerdiği bu kızılötesi gözlemevi, 600 metre genişliğindeki ana aynaya sahip bir teleskobun çözünürlüğüne ulaşmak için eşgüdümlü biçimde uçan beş başka uzay aracı barındırıyor. (Dünyanın en büyük uzay gözlemevi olan JWUT’nin ana aynası ise 6,5 metre genişliğinde). Avrupa Uzay Ajansı (ESA), geçtiğimiz yıl ötegezegen bulmayı önümüzdeki onlarca yıllık periyottaki en kıymetli üç misyon konusundan biri olarak belirledi. LIFE, bu işin kotarılmasında değerli bir aday olabilir. LIFE fikri ivme kazansa da, uzaydaki sönümlemeli girişimölçüm kavramı birinci kez ilgi toplamıyor; Dünya dışı sönümlemeli girişimölçümü uygulanamaz hale getiren teknolojik ve ekonomik pürüzler, bu fikre onlarca yıl evvel set çekmiş. Ortadan geçen vakitte ilerleyen teknoloji, sönümlemeli girişimölçümü hiç olmadığı kadar gerçeğe yaklaştırdı. LIFE, sönümlemeli girişimölçümün kefaret öyküsünü zafere ulaştıracak vazife olabilir.
NASA’nın 2000’lerin başında Karasal Gezegen Bulucusu için tasarladığı fikir.
Tasvir: NASA/Wikimedia Commons
LIFE’IN KÖKENLERİ
Ötegezegen keşifleri 2000’li yıllardan evvel çok enderdi zira insanlığın bunları bulacak araçları yoktu. Ama denenmiyor da değildi; bilim insanları, ötegezegen avcıları için vakitlerine nazaran çok savlı olduğu düşünülen fikirler ortaya atıyordu.
Sönümlemeli girişimölçüm, birinci olarak 1978 yılında Stanford Üniversitesinde çalışan elektrik mühendisi Ronald Bracewell tarafından öne sürülmüştü. Daha sonra NASA ve ESA, birbirlerinden bağımsız olarak Karasal Gezegen Bulucu Girişimölçeri’ne (TPFI) ve sırasıyla 2002 ile 1993 yıllarında olmak üzere Darwin görevlerine yeşil ışık yakarak bu fikri benimsemişti. Ama TPFI’nin 2007 yılında bütçe kısıtlamaları nedeniyle iptal olması, bilim topluluğunda hayal kırıklığı yaratmıştı. Tıpkı yıl ESA, Darwin projesini rafa kaldırmıştı. Her iki vazifede de o zamanki teknoloji ve ötegezegen bilgisi, böylesine devasa finansal masraflar için katiyen yetersizdi. Her iki uzay ajansı da bu fikirleri rafa kaldırmış, geleceği olmayan projeler olarak tarihin derinliklerine göndermişti.
Ötegezegen avcılığı, o vakitler için tehlikeli bir teşebbüstü. Tahminen de sönümlemeli uzay girişimölçümü üzere kökten yeni bir teknolojiye yatırım yapmak, ortaya çıkarılacak pek fazla yeni dünya yoksa değmeyecek bir şeydi.
Tüm bunlar ise yeni bir çocuğun, Kepler’in sahneye çıkmasıyla değişti.
Bu fiyakalı uzay teleskobu, örtülü ötegezegenleri araştırıp bulmak için “geçiş” ismi verilen bir formül kullanıyordu. Bir yıldıza gereğince uzun mühlet bakarak, etrafında birkaç kere dönen bir ötegezegeni bulmaya çalışıyordu; yıldızın ışığında meydana gelen dönemsel kesintiler, yıldızın önünden bir ötegezegen geçiyor olabileceğine işaret edecekti. Sebatlı yıldız gözlemcisi, geçiş sistemini uygulamak üzere gökyüzünün birebir bölgesini en parlak devrinde ölçüyordu.
Kepler, birinci kez 2009 yılında tezgah açmış ve bir yılın akabinde daha evvel bilinmeyen birinci ötegezegeni keşfetmişti. Kepler’in sahneye çıkışından evvelki on yıllık periyotta yüzlerce ötegezegen keşfedilmişti. Tekrar de bu ölçü, bilim insanlarının yaşanabilir olanlar bir yana, ötegezegenlerin yaygın mı yoksa az mi olduğunu bilebilmesi için çok düşük seviyedeydi; ta ki Kepler misyonu, ötegezegen keşfinde beklenmedik bir başarıyı müjdeleyene kadar. Bilim insanları galaksilere dağılmış ne kadar fazla yıldız varsa, kozmosta de çok daha fazla ötegezegen olduğunu fark etmişti. Kepler, günümüzde bilinen 5.000’i aşkın ötegezegenin yarısından fazlasını gökyüzünü sessizce gözetlediği dokuz yılda tespit etmişti.
Kepler’in bu üretkenliğine karşın, geçiş sisteminin birtakım sonları bulunuyor: Ötegezegenlerin yıldızları etrafında birkaç cins atması, temelinde uzun bir bekleme oyunu. Hal bu türlü olunca, sebatlı yıldız gözlemcisi de gökyüzünün birebir dilimine tek seferde yalnızca birkaç yıl boyunca bakabiliyor. Quanz, insanlığın bütün cihanı seyredebilen ve ötegezegenleri yörüngelerini tamamlamasını beklemek zorunda kalmadan gerçek vakitli takip edebilen bir gözlemevi olsaydı ne kadar ötegezegenin ortaya çıkarılabileceğini düşünmemizi söylüyor.
Kepler’in üretkenliğine dönük istatistik toplayan Quanz ve araştırma kadrosu, LIFE üzere ötegezegenleri direkt tespit edebilecek kuramsal bir uzay misyonunun ne kadar data sağlayabileceğini belirlemiş. “Sadece o birinci hissiyatı edinmek istedik” diyor Quanz, “ve yanıt bütünüyle karşı konulmazdı.” Quanz yaptığı birinci hesaplamaları, 2017 civarındaki bir yemekte kendinden daha tecrübeli araştırmacılara ilettiğini anımsıyor. “DARWIN’in ne kadar fazla ötegezegen ortaya çıkarabileceğini iddia edin” diye sormuş. Quanz, bir profesörün on iki civarı dediğini hatırlıyor. LIFE üzere bir uzay misyonunun bir yıldan kısa mühlet içerisinde 300’den fazla ötegezegen tespit edebileceğini söyleyen Quanz, kendisini dinleyenleri serseme çevirmiş.
“Bu misyonun neler getirebileceğini bilmek çok heyecan verici” diyor Quanz. TPFI ve Darwin’den sonraki yıllarda teknoloji, uzay tabanlı sönümlemeli girişimölçümün artık düşünülemez olmaktan çıktığı bir noktaya geldi. LIFE üzere bir teşebbüs, pekala uygulanabilirlik yolunda ilerliyor olabilir. “Bu fikre kafayı takmış durumdayım” diye ekliyor Quanz.
ESA’nın 1990’lardaki Darwin fikri.
Görüntü: IAS
UÇAN UZAY TELESKOPLARI TEKRAR HAYAL EDİLİYOR
NASA’da astrofizikçi olan Bertrand Mennesson, sönümlemeli girişimölçümün uzay keşfi alanında en büyük icat haline gelmesinin Quanz üzere genç ve kararlı zihinler sayesinde mümkün olacağını söylüyor. Mennesson da öbür projelere kaymadan evvel TPFI üzerinde çalışan bilim insanlarından biriymiş. “Bunu inceleyen ve tahminen de yeni kanılara varan yeni insanların olması yeterli bir şey” diye ekliyor. Bu tıp örneklerden biri de, teknolojinin en başta makul çerçevede ulaşılabilir olup olmadığı. Atılacak bir sonraki adım için farklı uzay gruplarının bir ortaya gelmesi ve çalışan bir prototip oluşturup sağlam ölçüde sermaye için çaba etmesi gerekecek.
Yapılacaklar listesinin en üstlerinde, otonom uzay araçlarında kol uçuşunun gösterilmesi bulunuyor. LIFE, yıldızlarının geriden aydınlattığı ötegezegenlerden gelen kızılötesi sinyalleri toplayan ve sonrasında bu ışınımı merkezi bir araştırma aracına yönlendiren dört başka uzay aracından oluşacak. LIFE’ın çalışması için bilim insanlarının itiş sistemlerini, uzay araçları ortasındaki bağlantısı ve araçların çalıştığı dalga uzunluklarında hassas biçimde sabit durma kabiliyetlerini hazır hale getirmesi gerekecek. Bu otonom kızılötesi toplayıcılar birbirlerinden binlerce metre uzaklığa konuşlandırılacağı için gaye pozisyonlarından en fazla insan saçının onda biri kadar sapabilirler.
Ufak uyduların (smallsat) ve sürü teknolojilerinin son yıllardaki yükselişi, kol uçuşunun LIFE’ın (veya sönümlemeli girişimölçümün) hayatına yeni bir soluk getirmek üzere şekillendirilmesi açısından büyük değer taşıyacak. Dünya’nın alt yörüngesindeki ufak uydular ve küp uydular, prototip platformlara birinci kez kol uçuşu yaptırmak bakımından uygun nitelikte. Teknolojinin çeşitli kısımlarındaki boşlukları gidermek ve bu hedefle bir sınama ortamı oluşturmak üzere, Dünya yakınına yörüngede kol uçuşu yapan bir küme aygıt konuşlandırılmış. Yakın gelecekte birkaç test daha yapılması planlanıyor. Kademeli formda artan bu adımlarla bir arada, kol uçuşu formülünün uygulanabilirliği önümüzdeki onlarca yıllık periyot içerisinde kanıtlanmış olacak.
LIFE’ın önündeki bir öbür pürüz de, kızılötesi teknolojisindeki mevcut görüntüye hal vermek. Neyse ki JWUT’un geliştirilmesi, yeni projenin nihayetinde faydalanabileceği orta kızılötesi optik aygıtlara sürat kazandırdı. Gezegen atmosferlerinde bulunan pek çok kimyasal bu dalga uzunluğunda emildiğinden, gezegen arayan girişimölçerlerde ışığın tercih edilen dalga uzunluğu kızılötesi. LIFE yeni ve yaşanabilir gezegenleri ortaya çıkarmada yüksek hassasiyet sergilemekle kalmayacak, birebir vakitte isminin gerektirdiğini de yerine getirebilecek; bilim beşerlerine, gezegen yüzeylerindeki metan ve karbondioksit üzere mümkün biyo-işaretleri daha ayrıntılı halde inceleme imkanı sağlayacak.
Bilim insanları gökyüzündekini beklese de, Dünya tabanlı kızılötesi girişimölçerler de geliştirilip değerlendirilmeye devam ediyor. Tekli teleskoplar yerde daha kolay ‘karılabildiğinden’, bu tahlille kol uçuşunun üstesinden geliniyor. (Şili’deki Çok Geniş Teleskop Girişimölçeri’ni meydana getiren dört destek teleskobun her biri, kamyonların üstünde taşınabiliyor.) Lakin bu teleskopların, kızılötesi gökbilimin ezeli düşmanı olan atmosferle başa çıkması gerekiyor. Atmosfer, uzaydan gelen ışınımı emiyor. Havadaki türbülans da Dünya dışından gelen zayıf sinyalleri meçhul bir duruma sokuyor. Sidney Üniversitesinde çalışan astrofizikçi Barnaby Norris, bu durumun bir yüzme havuzunun tabanından üst bakıp dışarıdaki dünyayı seyretmeye benzediğini söylüyor.
Şili’deki Çok Geniş Teleskop’un yardımcı teleskopları yine hizalanıp sönümlemeli girişimölçüm uygulanabiliyor.
Fotoğraf: ESO/M. Claro
GÖREVDE YENİ BİR UMUT
Uzay tabanlı sönümlemeli girişimölçüm her ne kadar kaçınılmaz görünse de, uzay ajansları bunu gerçekleştirmek için şimdiye kadar sağlam planlar hazırlamış değil.
Sönümlemeli girişimölçüm ne ESA’nın onaylanan misyonlarından biri, ne de ESA teknolojiyi kararlı biçimde geliştirmek için özel bir fon ayırmış. ESA bilim yöneticisi Günther Hasinger, “En azından 2050’ye kadar yakın gündemimizde değil” diyor. “Şu an o teknolojiyi uzaya yerleştirmek için çok şey gerekiyor.”
Atlantik Okyanusu’nun ötesinde ise NASA, pratik taraftan daha kolay olan ama biraz daha kısa dalga uzunluklarına uygun alternatif yıldız ışığı engelleme teknolojilerini etkin bir halde araştırıyor. Mennesson, bu usullerin sönümlemeli girişimölçümün yerine geçmeyebileceğini ama dünya dışı ömür arayışında onu tamamlayacağını söylüyor.
Yine de sönümlemeli girişimölçümün uzaktaki Dünya gibisi gezegenleri orta kızılötesi dalga uzunluklarına ağırlaşarak belirleme kabiliyeti, ötegezegenlerin arandığı öteki hiçbir formülün dolduramayacağı bir niş. “Belli ki teknoloji üzerinde halledilmesi gereken birçok şey var” diyor Norris, “Fakat üstesinden gelinemeyecek bir şeyin olduğunu düşünmüyorum.”
Quanz, LIFE’ı hayata geçirmek için uzay ajanslarının onayı yahut özel kuruluşlarla işbirliği üzere tüm olasılıkları araştıracağını söylüyor. Quanz’a, tam da LIFE’ın teşekkür borçlu olduğu kişi ilham vermiş: NASA’nın Ames Araştırma Merkezi’nde emekli bir bilim insanı ve Kepler vazifesinin baş müfettişi olan William Borucki. İnsanlığın şimdiye dek uzaya savurduğu en devrimsel ötegezegen avcısı olan Kepler’in de sarsıntılı bir başlangıç yaptığını düşünmek güç gelebilir: NASA, bu misyon fikrini 1990’ların başından beri dört kez reddetmiş. Lakin teleskop, yirmi yıl kadar sonra nihayet uzaya konuşlandırılmış.
Quanz, 2014 yılında Portekiz’in Cascais kentinde yapılan bir konferansta Borucki’den şu tavsiyeyi aldığını hatırlıyor: “Eğer bir şeye hakikaten ikna olduysan … onu savunman ve gerçeğe dönüştürmen gerekir.” Yıldızlarla dolu bu mirasın akabinde LIFE, gökyüzüne nişan alarak seleflerinin bıraktığı yerden devam edecek.
Yazar: Shi En Kim/Popular Science.
Çeviren: Ozan Zaloğlu.