Teleskop
Roman Uzay Teleskobu 2,4 metre çapında bir ana ayna, dokuz yardımcı ayna, yapısal elemanlar ve elektronik bileşenlerden oluşuyor. Teleskobun ana aynası L3Harris Technologies firması tarafından üretildi. Aynanın şekli ve yüzeyi daha sonra NASA çalışanları tarafından projenin bilimsel amaçlarına uygun biçimde modifiye edildi.
Aynanın yüzeyindeki gümüş katmanın kalınlığı sadece 400 nanometre. Bu değer, bir insan saçının kalınlığının 200’de biri kadar. Aynanın yüzeyi çok hassas bir biçimde parlatılmış. Öyle ki yüzeydeki çıkıntıların ortalama yüksekliği sadece 1,2 nanometre. Yani eğer aynanın çapı Dünya’nınki kadar olsaydı bu çıkıntıların büyüklüğü bir santimetreden daha az olurdu.
Ana aynanın yüzey kaplamasında gümüşün tercih edilmesinin nedeni kızılötesi ışığı çok iyi yansıtması. Ana ayna, evrenin derinlerinden gelen, insan gözünün algılayamadığı bu düşük enerjili ışığı toplayarak teleskopta yer alacak iki bilimsel cihaza (Geniş Alan Cihazı ve Koronagraf Cihazı) aktaracak.
Geniş Alan Cihazı
Kısaca WFI (Wide Field Instrument) olarak adlandırılan Geniş Alan Cihazı aslında bir tür kızılötesi kamera. Teleskobun görüş alanı Hubble’ınkinin 100 katından daha geniş. Teleskop, bünyesindeki 300 megapiksellik kızılötesi kameranın dedektörleri aracılığıyla ışığı elektrik sinyallerine dönüştürecek ve gökyüzündeki dolunayın görünen büyüklüğünden daha geniş bir alanı tek bir karede yakalayan yüksek çözünürlüklü görüntüler oluşturacak. Bu yüksek çözünürlük sayesinde gök bilimcilerin başka teleskoplarla yüzlerce yıl sürecek araştırmaları çok kısa süre içinde tamamlaması mümkün olacak. Parçaları NASA’nın Goddard Uzay Uçuşları Merkezinde bir araya getirilen cihaz, uzay benzeri koşullar altında testlerden geçirildi ve artık göreve hazır.
Roman Uzay Teleskobu’nun kamerasının önemli bir özelliği de Hubble’ınkine kıyasla yüzlerce kat daha hızlı veri toplayabilmesi. Beş yıllık görev sırasında Roman Uzay Teleskobu, Hubble Uzay Teleskobu’nun otuz yılda çektiğinden daha fazla fotoğraf çekecek. Teleskop, planlanan beş yıllık görev süresi içinde Dünya’ya 20.000 terabaytlık veri aktaracak.
Koronagraf Cihazı
Ötegezegenleri (Güneş sisteminin dışındaki gezegenler) doğrudan gözlemlemek ile ilgili en önemli zorluk, ötegezegenlerin civarında her zaman kendisinden milyarlarca kat daha parlak bir yıldız olmasıdır. Yıldızın parlak ışığı, gezegenin solgun ışığının algılanmasını zorlaştırır. Gök bilimciler parlak yıldızların civarındaki solgun gök cisimlerini gözlemlemek için koronagraflardan yararlanır. Teleskoplara takılan bu aparatlar yıldızdan gelen ışığı engelleyerek sönük nesnenin görülebilmesini sağlar.Koronagraf cihazı parlak yıldızların civarındaki solgun gezegenleri doğrudan görüntüleyebilmek için tasarlanmış bir cihazdır.
Teleskop göreve başladıktan sonraki 1,5 sene içinde koronagraf cihazıyla önceden planlanmış çeşitli gözlemler yapılması planlanıyor. Daha sonraki dönemlerde ise gök bilimcilerden gelen taleplere göre yeni gözlemler yapılabilecek.
Güneş Panelleri
Roman Uzay Teleskobu’nun güneş kalkanı, her biri güneş panelleriyle kaplanmış altı ayrı panelden oluşuyor.
Panellerden merkezdeki ikisi ana yapının dış kısmına sabitlenecek, diğer dördü ise teleskop uzaya fırlatılıp yörüngeye oturtulduktan sonra açılacak.
Güneş panelleri teleskobun görevi süresi boyunca yüzleri Güneş’e dönük bir biçimde çalışacak. Hem teleskobun elektronik bileşenlerine güç verecek hem de gözlem cihazlarını gölgeleyerek sıcaklıklarının düşük kalmasını sağlayacak. Aksi takdirde teleskop ısındıkça uzay aracının kendi bileşenlerinden yayılan kızılötesi ışık dedektörleri doygun hâle getirerek teleskobun körelmesine yol açabilir.
Planlanan Bilimsel Çalışmalar
Roman Uzay Teleskobu hem yüksek çözünürlüklü hem de hızlı optik teknolojileri sayesinde astronomi ve kozmoloji ile ilgili çeşitli alanlardaki araştırmalara önemli katkı sağlayacak. Odaklanılması planlanan konular arasında karanlık enerji, ötegezegenler ve karanlık madde de var.
Evrenin zamanla genişliyor olması nedeniyle çok uzak yıldızlardan yayılan ışığın dalga boyu Dünya’dan gözlemlendiğinde kırmızıya kayar. Bu durum çok uzak gök adalardan yayılan görünür ve morötesi ışığın insanlar tarafından kızılötesi olarak gözlemleneceği anlamına gelir. Bu kızılötesi ışığı yeryüzündeki teleskoplarla gözlemlemek zordur. Çünkü atmosfer, kızılötesi ışığın bir kısmını engeller. Uzay ortamında görev yapan bir teleskobun toplayabileceği kızılötesi ışığı algılayacak olan WFI cihazı, daha önceleri hiçbir teleskobun gözlemlemeyi başaramadığı mesafelerden yayılmış kızılötesi ışığı tespit edebilecek. Bu durum evrenin nasıl oluştuğunun ve nasıl geliştiğinin daha iyi anlaşılmasına yardımcı olacak.
Karanlık Enerji
Günümüzden yaklaşık 13,8 milyar yıl önce Büyük Patlama ile genişlemeye başlayan evren bugün de hızla genişlemeye devam ediyor. Daha da önemlisi bu genişlemenin zamanla hızlanıyor olması. Sıradan maddenin ve karanlık maddenin zamanla genişleme hızının azalmasına yol açması beklenir. 1990’ların sonlarında ivmelenen genişlemeye bir açıklama getirmek için karanlık enerji hipotezi ortaya atıldı. Ancak bugün karanlık enerjinin doğasının ne olduğu hâlâ tartışma konusu.
Karanlık enerji ile ilgili öne çıkan hipotezlerden biri tüm evreni eşit bir biçimde dolduran ve fiziksel boşluğun enerjisine karşılık gelen bir kozmolojik sabitin varlığı. Ancak son yıllarda yapılan çalışmalar karanlık enerjinin zamanla değiştiğine, bir sabitle açıklanamayacağına işaret ediyor. Karanlık enerjinin zamanla değişip değişmediğinin ve farklı karanlık enerji modellerinin test edilmesinin yolu evrenin büyük ölçekte gözlemlenmesinden geçiyor. Roman Uzay Teleskobu da eşsiz kapasitesiyle evrenin erken dönemlerini gözlemleyerek kozmik genişlemenin geçmişiyle ilgili başka teleskopların sağlayamadığı çok önemli bilgiler sağlayacak. Bu bilgiler farklı karanlık enerji modellerinin test edilmesinde ve karanlık enerjinin doğasının incelenmesinde kullanılacak.
Ötegezegenler
Gök bilimcileri ötegezegen araştırmalarına yönelten nedenlerden biri de Dünya benzeri gezegenler keşfetme isteği olsa da Dünya gibi görece küçük, sönük gezegenleri keşfetmek kolay değil. Bugüne kadar keşfedilen ötegezegenlerin büyük çoğunluğu Güneş sistemindekilerle kıyaslandığında hayli sıra dışı kalıyor.
Bugün bilinen ötegezegenlerin büyük çoğunluğu transit yöntemiyle keşfedildi. Bu yöntemde bir yıldızdan Dünya’ya ulaşan ışık miktarına odaklanılır. Bir yıldızdan Dünya’ya ulaşan ışık miktarındaki periyodik azalmalar, o yıldızın etrafında dolanan ve periyodik olarak yıldız ile Dünya’nın arasından geçen bir gezegenin varlığına işaret eder. Bu yöntem Neptün’den daha büyük, yıldızına Merkür’ünkinden daha yakın yörüngelerde dolanan gezegenleri keşfetmekte başarılıdır. Çünkü gezegen ne kadar büyükse ve yıldızına ne kadar yakın bir yörüngede dolanıyorsa yıldızının ışığını o kadar çok engeller.
Roman Uzay Teleskobu’nun transit yöntemiyle 100.000 civarında ötegezegen keşfedeceği tahmin ediliyor. Ancak teleskobun topladığı verileri kullanarak ötegezegen keşfetmeye çalışan araştırmacılar, daha çok mikromercekleme olarak adlandırılan başka bir yöntemi kullanacak.
Bir lensin bir cisimden yayılan ışığı bir noktaya odaklayarak daha büyük görünmesini sağlamasına benzer biçimde, gök cisimleri de kütle çekimi etkisiyle bir yıldızdan yayılan ışığı Dünya’ya doğru yönlendirerek yıldızın daha büyük görünmesine yol açabilir. Dolayısıyla bir yıldızın geçici olarak daha büyük görünmesinin nedeni, yıldızla Dünya’nın arasına giren bir gezegen olabilir.
Mikromercekleme sinyalleri hem çok nadirdir hem de çok kısa ömürlüdür. Atmosferden etkilenmeyen uzay teleskoplarının bile mikromercekleme ile ötegezegen keşfetmesi çok zordur. Bugün bilinen ötegezegenlerin sadece %2’si bu yöntemle keşfedildi. Mikromercekleme, yıldızına görece uzak yörüngelerde dolanan, yaşama elverişli koşullara sahip olabilecek gezegenleri keşfetmek için daha uygun bir yöntemdir.
Roman Uzay Teleskobu’nun göreve başladıktan sonra içinde bulunduğumuz Samanyolu Gök Adası’nın merkez bölgesini taraması planlanıyor. Teleskobun geniş görüş açısı ve yüksek çözünürlüğü sayesinde bugüne kadar keşfedilmiş en uzak ötegezegen rekorunun kırılması bekleniyor.
Roman Uzay Teleskobu sahip olduğu koronagraf cihazıyla ötegezegenleri doğrudan görüntülemek için de çalışmalar yapacak. Bugün bilinen ötegezegenlerin neredeyse tamamı dolaylı yöntemlerle keşfedildi. Roman Uzay Teleskobu yıldızların etrafındaki toz ve gaz disklerini başka teleskoplardan bin kata kadar daha detaylı görüntüleme kapasitesine sahip. Bu sayede bugüne kadar görüntülenebilenlerden daha küçük ve daha soğuk gezegenler doğrudan fotoğraflanabilecek.
Karanlık Madde
Karanlık madde, gök adaların dinamikleri ile ilgili çeşitli gözlemlere açıklama getirmek için öne sürülmüş bir hipotez. Evrenin, ışıkla etkileşmediği için doğrudan görülemeyen ancak kütle çekimi aracılığıyla varlığını hissettiren
bir tür madde ile dolu olduğunuöne sürüyor.
Karanlık maddenin doğasının ne olduğu da karanlık enerjininki gibi bilinmiyor. Örneğin bugün itibarıyla karanlık maddenin hangi parçacıklardan oluştuğu ve bu parçacıkların kütlesinin ne olduğu hakkında bile net bir bulgu yok. Roman Uzay Teleskobu’nun yaptığı çalışmalar karanlık maddenin doğası hakkında da önemli bilgiler verecek.
Kütle çekimi aracılığıyla etkileştiği için karanlık madde de mercekleme etkisine yol açar. Roman Uzay Teleskobu ile yapılacak çalışmalarda mercekleme etkisinden yararlanılarak milyonlarca gök adada sıradan maddenin ve karanlık maddenin miktarları ve dağılımları ölçülecek. Güncel astronomi bilgileri karanlık maddenin, yıldızların ve gök adaların oluşumunda önemli bir rol oynadığını söylüyor. Eğer karanlık madde büyük kütleli ve yavaş hareket eden parçacıklardan oluşuyorsa kolayca bir araya gelerek topaklanmalıdır. Bu durumda Roman Uzay Teleskobu’nun yapacağı gözlemlerde evrenin erken dönemlerinde oluşmuş gök adalara rastlanması beklenir. Eğer karanlık madde düşük kütleli ve hızlı hareket eden parçacıklardan oluşuyorsa bir araya gelerek topaklanması daha uzun sürecektir. Bu durumda ise evrenin ilk dönemlerinde gök adalar gibi büyük yapıların ortaya çıkması çok daha uzun zaman alacaktır. Roman Uzay Teleskobu ile yapılacak kütle çekimsel mercekleme çalışmaları, evrenin erken dönemlerinde karanlık maddenin gök ada ve gök ada kümelerinin oluşumu üzerindeki etkisinin daha iyi anlaşılmasına yardımcı olacak. Bu sayede karanlık maddenin doğası hakkında öne sürülmüş çeşitli hipotezlerin ne ölçüde doğru olduğu hakkında fikir edinilecek. Bu çalışmalar belki de karanlık maddenin laboratuvar ortamında doğrudan tespit edilebileceği deneylere zemin hazırlayacak.
Uzaya Yolculuk
Montajı ve testleri tamamlanan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nun 30 Ağustos’ta Kennedy Uzay Merkezinden Falcon Heavy roketiyle fırlatılması planlanıyor. Teleskop Dünya-Güneş sistemindeki beş Lagrange noktasından biri olan L2’de yörüngeye oturtulacak. Bu durum teleskobun Dünya’nın ve Güneş’in kütle çekimleri altında hemen hemen dengede kalacağı anlamına geliyor. Teleskop, Dünya’dan yaklaşık 1,5 milyon kilometre uzakta, Dünya’nın Güneş’e uzak tarafında görev yapacak ve Güneş’in etrafındaki bir turunu Dünya ile aynı sürede tamamlayacak. Yörünge hareketi sırasında Dünya’ya ve Güneş’e göreli konumunu korumak için fazla enerji harcamasına gerek olmayacak.
Uzaya fırlatma ve kurulum aşamalarının başarıyla tamamlanması hâlinde Roman Uzay Teleskobu’nun beş yıl boyunca görev yapması planlanıyor.
