Astronomiyi yönlendiren muazzam sorular, ilk yıldızların ve galaksilerin nasıl oluştuğu ve nihayetinde kendi varlığımızı nasıl ortaya çıkardığından çok daha büyük değildir. Çözümler, oluşum halindeki ilk galaksilerden gelen ışığın bize ulaşması için milyarlarca yıl yol kat etmesi gerekecek kadar uzak olan Evren’in derinliklerinde gizlidir. Büyük Patlama’dan sadece 200 milyon yıl sonra, bu erken dönem daha önceki teleskopların zaten şaşırtıcı olan sınırlarının ötesindedir. Şu anda James Webb Uzay Teleskobu sayesinde görülebilmektedir.
Ancak, en iyi uzay teleskobu bile ancak bağlı olduğu aletler kadar iyidir. Avrupa’nın Webb Uzay Teleskobu’na katkılarından biri olan NIRSpec aracı işte bu noktada devreye giriyor.
“Her cihaz tasarımı bilim insanlarının istekleriyle başlar. ESA’da eski bir Webb Proje Bilimcisi olan Pierre Ferruit’e göre NIRSpec büyük ölçüde ilk yıldızların ve galaksilerin kökenlerine ilişkin araştırmalarla şekillendirildi.
Webb’in Yakın Kızılötesi Spektrografı NIRSpec olarak bilinmektedir. Görevi, bir spektrum oluşturmak için Webb’in yakaladığı kızılötesi ışığı tek tek dalga boylarına ayırmaktır. Gökbilimciler, bir dizi dalga boyu boyunca parlaklığının nasıl değiştiğini gözlemleyerek bir nesnenin fiziksel özellikleri ve kimyasal yapısı hakkında çok şey öğrenebilirler. Webb ve NIRSpec’ten önce bu en uzak galaksiler için bu düşünülemezdi.
“Artık bunu yapabildiğimiz için önümüzde yepyeni bir yol açılıyor. ESA astronomu Giovanna Giardino’ya göre, artık uzaktaki galaksileri de yakınımızdaki nesneleri incelediğimiz gibi inceleyebiliriz.
Bu bilgiler bilim insanlarının evrenin başlangıcından bugün gördüğümüz şeylere kadar galaksilerin gelişimini izlemelerini sağlayacak.
NIRSpec, ESA’nın yönetiminde Airbus Defence and Space Germany’nin ana yüklenici olarak hizmet vermesiyle oluşturulmuştur. Airbus tarafından Fransa’nın Toulouse, Almanya’nın Ottobrunn ve Friedrichshafen şehirlerinde yetmiş kişi bir araya getirildi. Ayrıca NASA ve 17 Avrupalı alt yükleniciden de yardım aldılar.
Ekip daha işin başında, işleri basit tutmanın başarı için en iyi strateji olduğu sonucuna vardı. Airbus’ta NIRSpec Programı Başkanı olan Ralf Ehrenwinkler’e göre, “NIRSpec’in tasarımına baktığınızda oldukça basit olduğunu görürsünüz.”
Ekip, cihazın ışık yönlendirme sistemini basit tutarak cihazın çığır açan özelliklerine odaklanabildi. Bunlardan en önemlisi, daha önce uzayda hiç yapılmamış bir şey olan, çok sayıda nesnenin spektrumunu aynı anda etkili bir şekilde kaydetme gerekliliğiydi.
Galaksilerin çok sönük olduğu uzak Evren’i araştırma dürtüsü, bu özel beceriyi doğrudan gerektiriyordu. Onlarla olan etkileşimlerimizin tam bir resmini elde etmek için binlercesini gözlemlememiz gerekecekti.
Tarihi Hubble Derin Alanı sayesinde bu evreni ilk kez 1995 yılında görebildik. Hubble, 18 Aralık’tan başlayarak on gün boyunca gökyüzünün tek bir bölgesine baktı ve evrenin engelsiz perspektifinden yararlandı. Seçilen alan sadece mikroskobik bir noktaydı ve tüm gökyüzünün yaklaşık milyonda birini oluşturuyordu. Ancak Hubble, çoğunluğu milyarlarca ışık yılı uzaklıkta bulunan bebek galaksiler olmak üzere daha önce keşfedilmemiş 3000’den fazla nesne buldu.
Webb’in 6,5 metrelik devasa aynası sayesinde benzer derin alan fotoğrafları artık günler yerine saatler içinde çekilebilir ve NIRSpec bunların spektrumlarını yakalayabilir. Ancak, kaydedilecek çok sayıda galaksi olduğu için NIRSpec’in bir seferde yalnızca bir spektrum elde edebilmesi kesinlikle uygulanamaz olurdu.
Bu nedenle, grubun aynı anda çok sayıda öğeyi nasıl idare edeceğini bulması gerekiyordu. İnanılmaz bir başarı elde ettiler.
ESA’nın NIRSpec sistemlerinde çalışan bir mühendis olan Maurice Te Plate’e göre, aynı anda 200’e kadar nesne için spektrum toplama yeteneği oyunun kurallarını değiştiriyor.
NIRSpec, bu şaşırtıcı çoklu görev başarısını gerçekleştirmek için mikro-deklanşör dizisi adı verilen devrim niteliğinde bir araç kullanıyor. Yaklaşık çeyrek milyon küçük, otonom deklanşörden oluşuyor ve NASA’nın Greenbelt, Maryland, ABD’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından tedarik ediliyor. Her biri sadece 80’e 180 mikrometre boyutlarındadır. Her birine istendiğinde açılıp kapanma komutu verilebiliyor.
Bu, Evren’in uzak noktalarından spektrum elde edilmesiyle ilgili ana sorunlardan birini çözmektedir: yıldızların ve daha az uzak galaksilerin spektrumları gibi daha yakın nesnelerin spektrumları gizlenmezse, daha sönük olanlar spektrumlarıyla karışacaktır.
“Diğerlerinin hepsi kapalı; sadece ilginç nesnelerin üzerinde olanları açık bırakıyoruz. Sonuç olarak, Maurice’e göre sadece seçilen hedeflerden yayılan ışık analiz için spektrograf optiklerine giriyor.
Kaynak ve ileri Okuma: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/How_Webb_s_NIRSpec_instrument_opened_up_200_windows_to_our_ori
