Euclid Uzay Teleskobu evrende karanlık maddenin izlerini arıyor.

Avrupa Uzay Ajansı (ESA), 2023’ün Haziran ayında yeni bir teleskobu gökyüzüne fırlattı. Görevi, gökyüzünün neredeyse tümünü taramak ve karanlık maddenin evrende nasıl dağılım gösterdiğini açığa çıkarmaktı. Bu yeni uzay teleskobu, milyarlarca yıldızı ve galaksiyi daha önce hiç olmadığı kadar keskin biçimde fotoğraflayacak. Teleskobun gönderdiği ilk fotoğrafların kalitesi ve detay seviyesi, muhtemelen sizi çok şaşırtacak. Hatta birçok noktada James Webb Uzay Teleskobu’ndan bile daha güçlü yanları olduğunu göreceksiniz. 

Peki ama sahiden, astronomların elinde James Webb Uzay Teleskobu gibi bir teleskop varken, Euclid’e neden ihtiyaç duyuldu?

Euclid Uzay Teleskobu Ne Zaman Fırlatıldı? Şimdi Nerede?

İsmini ünlü Yunan matematikçi Euclid’den alan bu uzay teleskobu, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından 1 Haziran 2023’te SpaceX’in Falcon 9 roketiyle uzaydaki yolculuğuna başlamıştı. Fırlatılışından 30 gün sonra,  Dünya’dan 1.5 milyon kilometre uzaklıktaki Lagrange 2 noktasına yerleştirildi. Burası, aslında James Webb Uzay Teleskobu’nun da hâlihazırda bulunduğu bir nokta. L2 noktası, Güneş ve Dünya’nın kütleçekimlerinin dengelendiği, stabil bir nokta. Dolayısıyla Euclid bu yörüngede dolanırken, sadece bir yüzünü Güneş’e çevirmiş oluyor. Ve bu sayede tıpkı James Webb Uzay Teleskobu’nda olduğu gibi, Euclid’in Güneş kalkanı Güneş’ten ve Dünya’dan gelen ışığı engelleyerek, teleskobun sağlıklı biçimde çalışmasına yardımcı olmuş oluyor. 

Toplamda 6 yıl sürmesi planlanan görevi boyunca Euclid, evrenin bu zamana kadarki en geniş ve en detaylı 3 boyutlu haritasını çıkaracak. Bunu da gökyüzünün 3’de 1’ini oluşturan dev bir alandaki, 10 milyar ışık yılı uzaklığa kadar uzanan, milyarlarca galaksinin fotoğraflarını çekerek yapacak. Bunu yapabilmesi için Euclid çok geniş bir görüş alanını gözlemleyecek biçimde tasarlandı. İşte Euclid’in, James Webb Uzay Teleskobu’ndan ayrılan önemli taraflarından biri burası. 

Euclid Uzay Teleskobu'nun Diğer Teleskoplardan Farkı Ne?

James Webb Uzay Teleskobu, her ne kadar çok uzaktaki ışıkları toplayabilecek kadar büyük aynalara sahip bir teleskop olsa da görev sırasında gökyüzünün küçük ve spesifik alanlarına odaklanabiliyor. Yani işin aslı Euclid ve James Webb teleskopları tamamen başka amaçlara yönelik teleskoplar. Euclid gibi gökyüzünün geniş bir alanı üzerinde çalışma yapabilen teleskoplara Geniş Alan Araştırma Teleskobu (Wide Field Survey) adı veriliyor. Bu tür teleskoplar gökyüzünün geniş bölgelerini, James Webb gibi hedef odaklı teleskoplara kıyasla çok daha hızlı tarayabiliyorlar. Kabaca konuşmak gerekirse Euclid Uzay Teleskobu, James Webb’in 100 katından daha geniş bir alanı tarayabiliyor.

Elbette Euclid, bu zamana kadar tasarlanmış ilk geniş alan teleskop değil. Ancak 1.2 metrelik birincil aynası ve 600 megapiksellik kamerasıyla Euclid, bu zamana kadar gerçekleştirilen geniş alan araştırma görevlerinden daha geniş bir alanı, çok yüksek çözünürlüklerde gözlemleme kapasitesine sahip.

Üstelik örneğin James Webb Uzay Teleskobu ışığın yalnızca kızılöte spektrumunda gözlemler yapabilirken, Euclid hem kızılöte (infrared) hem de görünür dalgaboyunda, yani ışığın tam da bizim gözlerimizin algılayabildiği aralığında gözlem yapabiliyor. Bunun belki de yüzeysel olarak bizi ilgilendiren tarafı, fotoğrafların muhteşem görünmesi demek. 

Euclid'in Gözünden Perseus (Kahraman) Galaksi Kümesi

Daha önceki yazılarımızda Perseid Meteor Yağmuru’nu anlatırken Perseus (Kahraman) Takımyıldızından bahsetmiştik. İşte Euclid’in gökyüzünde ilk fotoğrafladığı bölgelerden biri bu takım yıldızın derinlikleri oldu. Burada bilinen evrendeki en yüksek kütleli kümelerden biri olan Kahraman Galaksi Kümesi yer alıyor.

Fotoğrafa ilk bakışımızda bile, bölgenin sıradan yıldızlarla dolu bir küme olmadığını hemen fark ediyoruz. Zira baktığımız neredeyse her bir noktada birbirinden farklı şekillerde galaksiler var. Çünkü burası 1000’den fazla galaksinin kütleçekimi sayesinde oluşmuş bir gökada kümesi. Ve buradaki her bir galaksi, kendi başlarına yüz milyarca yıldıza da ev sahipliği yapıyor. 

Peki ama neden özellikle bu bölge? Sadece göze güzel gözüktüğü için mi? Elbette hayır. Nihai amaç, aslında varlığı bilim dünyasında tartışmalı olan karanlık maddenin evreni nasıl şekillendirdiği anlamak.

Karanlık Madde Perseus Galaksi Kümesini Nasıl Şekillendiriyor?

Perseus Galaksi Kümesi’ndeki galaksilerin kütleleri, aslında bu kümeyi bir arada tutmak için yeterli değil. Diğer bir deyişle bildiğimiz astrofizik kuramlarına göre, sadece bu galaksilerin kütleleriyle, bu kümenin var olması mümkün değil. Belli ki bu kümeyi bir arada tutmaya yardımcı olan, ama bir türlü göremediğimiz bir şeyler var; karanlık madde.

Ancak bu garip madde ışık gibi gözlemlenebilir olmadığından ve bildiğimiz maddeyle doğrudan etkileşime geçmediği için varlığını dolaylı yollardan arıyoruz. Her ne kadar karanlık madde ışığın kendisiyle etkileşime geçmiyor olsa da, karanlık maddenin kütlesi uzak cisimlerden gelen ışığın bükülmesine sebep olabiliyor. Ancak bu etki oldukça zayıf olduğundan, karanlık madde arayışında ne kadar çok sayıda galaksi gözlemlenebilirse, karanlık maddenin yarattığı bu etki de istatistiksel olarak o kadar ölçülebilir hâle gelir. 

İşte Perseus Galaksi Kümesi, bunun için muhteşem bir aday. Çünkü fotoğrafta 11 milyon ışık yıllık bir alan boyunca uzanan bölgede kümedeki 1000 kadar galaksiyi görebiliyoruz. Ancak Euclid’in çektiği bu fotoğrafta galaksilerin de dışında, arkaplanda 100.000 kadar daha galaksi var. Bu galaksiler hem çok geniş bir alana yayılmış olduklarından, çok soluk ve küçük galaksiler olduğu için sadece Euclid’in çektiği fotoğrafta görülebildiler ve bunlardan bazıları da cüce galaksiler. Astronomların karanlık maddenin bu kümeyi nasıl şekillendirdiğini anlamak için görmek istediği galaksiler de işte tam olarak bu tür galaksiler. Çünkü yapılan hesaplamalara göre, cüce galaksilerin, büyük sarmal galaksilerden çok daha fazla oranda karanlık madde içerdiği biliniyor. Dolayısıyla cüce galaksiler, karanlık maddeyi ve karanlık maddenin etkilerini incelemek için daha iyi adaylar. 

Ne demiştik, ne kadar fazla galaksi, o kadar anlamlı istatistik. Astronomlar, şimdi bu galaksilerin dağılımını ve şekillerini haritalayarak karanlık maddenin bugün gördüğümüz hâliyle evreni nasıl şekillendirdiğini anlamış oluyorlar. 

Euclid Uzay Teleskobu'nun Ana Gözlem Enstrümanları

Peki ya, astronomlar fotoğraftaki yüz binlerce galaksiden hangilerinin Perseus Kümesi’ne ait olduğunu nasıl ayırt edebiliyorlar? Sonuçta evrende hangi noktaya bakarsak bakalım, eğer teleskobumuz buradaki ışığı toplayabilirse bambaşka uzaklıklarda galaksileri görebiliriz. Nitekim bu fotoğrafta da aynı durum geçerli. Euclid, çok soluk galaksilerin bile ışığını toplayabilecek güce sahip olduğu için, fotoğrafta Perseus Kümesi’nden bağımsız on binlerce galaksi var. Bunu nasıl ayırt edeceğiz? 

Euclid Uzay Teleskobu’na yerleşik temelde iki farklı kamera var. VIS adı verilen kamera, ışığın görünür dalgaboyunda gözlemler yapıyor ve galaksilerin şekillerini incelemeye yardımcı oluyor. 

NISP adı verilen ikinci kamera ise ışığın yakın kızılötesi dalgaboyuna duyarlı sensörle donatılmış. İşte bu kamera aynı zamanda uzak galaksilerin sebep olduğu kırmızıya kayma etkisini gözlemleyebiliyor. Örneğin, daha uzaktaki galaksiler evrenin genişlemesi sebebiyle daha yüksek kırmızıya kayma etkisi gösteriyor. Bu sayede Euclid, NISP kamerasındaki sensörler sayesinde galaksilerin kırmızıya kayma oranlarını hesaplayarak, hangi galaksilerin gerçekten uzakta hangilerininse Perseus Kümesi’ne ait, görece yakın galaksiler olduğunu ortaya çıkarmış oluyor. 

Dolayısıyla Euclid Uzay Teleskobu’nun, James Webb Uzay Teleskobu’ndan ayrılan, en kritik noktası da tam olarak bu. Çünkü gökyüzünün çok büyük alanlarında, yüz binlerce galaksiyi fotoğraflama şansı verdiği için, astronomlar karanlık maddenin evreni bugün gördüğümüz hâliyle nasıl şekillendirdiğini de anlayabilirler. 

Aynı zamanda karanlık maddenin sebep olduğu bu etki, bu fotoğraftaki gibi galaksi kümeleri arasında boşluklar yaratarak, geniş ölçekten bakıldığında galaksi kümelerinin arasında devasa boşlukların oluşmasını da sağlıyor. Çünkü karanlık madde, galaksilerin evrende rastgele biçimde dağılmasının önüne geçiyor; galaksiler yalnızca dev kümeler oluşturmakla kalmıyor, aynı zamanda bütün evrende birbirlerine iplik benzeri yapılar halinde bağlanıyorlar.

Bu yüzden Euclid, Perseus Galaksi Kümesi gibi, her biri kozmik ağ yapısı boyunca dağılmış daha çok sayıda gökada kümesini daha gözlemleyecek. Böylece evrenimizdeki karanlık maddenin dağılımının 3 boyutlu bir haritası ortaya çıkarılacak. Üstelik Euclid’in bu yazıda incelediğimiz Perseus Galaksi Kümesi’nin fotoğrafını, sadece 5 saat süren gözlemler sonucunda ortaya çıkardığını söylememiz gerek. Bu süre, bu kadar yüksek çözünürlük ve bu kadar fazla detay sunabilen bir fotoğraf için gerçekten de çok hızlı bir süre. Bu görevine henüz yeni başlayan Euclid’in, daha çok şey keşfedeceği anlamına geliyor. 

Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar ve Referanslar:

1. Euclid overview: ESA - Euclid overview
2. Euclid's first images: the dazzling edge of darkness: ESA - Euclid's first images: the dazzling edge of darkness
3. First Science Images Released From ESA Mission With NASA Contributions: First Science Images Released From ESA Mission With NASA Contributions
4. Bending the Light: Bending the Light - NASA
5. What is a Lagrange Point?: What is a Lagrange Point? - NASA Science
6. The Big Deal About Dwarf Galaxies: Dwarf Galaxies and Dark Matter (cosmotography.com)