Hubble, Roman Uzay Teleskobuna Destek İçin El Sıkar

Nancy Grace Roman Uzay Teleskopu (NGRST), güneş–Dünya L2 noktasındaki istasyonuna doğru yola çıktı ve burada öngörülen 5 yıllık görevine başlayacak. Karanlık enerjinin Evren üzerindeki etkisi, yapının büyümesi ve genel göreliliğin zaman içinde tutarlılığı dahil olmak üzere birkaç amacı var. Yerçekimsel merceklenme, çalışmalarında büyük bir rol oynuyor.

İki tür yerçekimsel merceklenme var: güçlü ve zayıf. Güçlu yerçekimsel merceklenmede, galaksi kümesi gibi kütlesi büyük bir ön plan nesnesi, arka plan nesnesiyle hizalanır ve arka plan nesnesinin büyütülmüş ve bozulmuş görüntülerini üretir, böylece arka plan nesnesi gözlemlenmeye uygun hale gelir. Einstein halkaları, yaylar ve arka plan nesnesinin birden fazla görüntüsünü üretebilir.

Bu bozulmalar, bilim insanlarına ön plan galaksilerinin kütlesini ölçme imkanı verir. Görünür maddenin tek başına bu bozulmayı yaratması yeterli olmadığından, bilim insanları var olması gereken karanlık madde miktarını hesaplamak için karmaşık matematiksel işlemler yapabilir. Bu da onlara karanlık enerjiyi, yapının büyümesini ve genel göreliliği anlamaya yardımcı olur.

Bu görüntüde, ön plan galaksisinin ürettiği kırmızı ışık, arka plan galaksisinin bozulmuş, çoğaltılmış iki yayı oluşturuyor; üstte büyük bir yay, altta ise daha küçük bir yay. Bu tür görüntülerle astronomlar ön plan galaksisindeki toplam kütleyi ve arka plan galaksisinin büyütülme derecesini ölçebilir. İki değeri karşılaştırarak ön plan galaksisindeki karanlık madde miktarını belirleyebilirler. Görüntü Kaynağı: NASA, ESA ve X. Huang (San Francisco Üniversitesi); İşleme: Gladys Kober (NASA/Amerika Katolik Üniversitesi)

Hubble, bir bakıma Roman’ın abisi sayılır ve farklı şekilde çalışır. NGRST’nin görevine katkıda bulunabilecek bir şeyi vardır. Roman çoğunlukla kızılötesi ışında, az miktarda görünür ışında gözlem yaparken, Hubble çolukla görünür ve UV ışında, az miktarda kızılötesi ışında gözlem yapar. Ancak bu iki teleskop başka önemli bir konuda da fark gösterir. Hubble bireysel nesneleri inceleyebilirken, Roman böyle çalışmaz. Çok daha geniş bir görüş alanına sahiptir.

Bu görüntü, Hubble’ın küçük ve odaklı görüş alanıyla Roman’ın çok daha geniş görüş alanını karşılaştırıyor. Fark belirgin olsa da, bu durum Hubble’ın Roman’ın zayıf yerçekimi merceklemesi gözlemlerine yardımcı olacak hazırlık çalışmalarını yapmasını sağlıyor. Görüntü Kaynağı: Arka plan görüntüsü: Digitized Sky Survey ve R. Gendler; Ay görüntüsü: NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi ve Arizona Devlet Üniversitesi

Bu, Hubble’ın tek tek yerçekimi merceklerini inceleyebilmesi anlamına geliyor, ancak NGRST bunu yapamıyor. Çünkü Roman geniş alanlı bir tarama teleskopu. Hubble’ın daha modern eşine nasıl yardımcı olacağı işte şöyle:

Hubble, aynı anda tek bir güçlü yerçekimi merceğini inceliyor. Gökbilimciler, mercekleri daha iyi anlamak için Hubble’ın detaylı gözlemlerini kullanabiliyor. Bu model, Roman’ın yerçekimi merceklerini anlamaya yardımcı olmak için kullanılacak.

Sorun, nokta yayılım fonksiyonu olarak bil şeyden kaynaklanıyor. Teleskoplar bir nokta kaynağını nokta olarak görüntülemez. Kaynak, dedektörde bir örüntü oluşturur ve PSF örüntüsü her zaman aberasyonlar, kırınım sivri uçları ve diğer sorunlar içerir. Hubble her yerçekimi merceğini tek bir dedektörde ayrı ayrı incelediği için PSF’yi anlamak ve hesaba katmak daha kolaydır.

Roman’ın karşılaşacağı sorun da nokta yay Fonksiyonu ile ilgilidir. (Astronomi üzerine yazılmış bir makalede PSF geçmiyorsa, Universe Today onu görmemiştir.) Roman yerçekimi merceklerinin çoğunu Yüksek Enlem Geniş Alanlı Tarama (HLWAS) içinde tespit edecek. HLWAS, gökyüzünün yaklaşık 5.000 derece karelik (gökyüzünün yaklaşık %12’si) bölümünü kapsayacak.

Roman’ın Yüksek Enlem Geniş Alanlı Tarama’sı yaklaşık 160.000 yerçekimi merceğini tespit etmelidir. Ancak yalnızca yaklaşık 500’ünün alt yapılarını ortaya çıkaracak takip gözlemleri için uygun olması öngörülüyor. Görüntü Kaynağı: NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi

Bu, Roman’ın görüntülerinin Hubble’ınkinden 200 kat daha büyük olduğunu ve her biri farklı bir odak düzlemi konumunda bulunan birden fazla dedektöre yayıldığını anlamına geliyor. 2025 yılında yayımlanan bir makalede araştırmacılar, NGRST’nin tespit edeceği güçlü yerçekimi merceklerinin sayısını öngördü. “Tekil 146 saniyelik pozlamalar için temel bir durumda, HLWAS içinde yaklaşık 160.000 tespit edilebilir güçlü mercek öngörüyoruz; bunların yaklaşık 500’ü, detaylı alt yapı karakterizasyonuna uygun olacak kadar yeterli sinyal-gürültü oranına sahip olacak” diye yazdılar. HLWAS’ın pozlama başına 15 güçlü mercek tespit etmesi bekleniyor.

Bu sayı, yani pozlama başına 15 güçlü mercek, PSF’nin anlaşılmasını daha da zorlaştırıyor. Görüntüleri her biri farklı bir odak düzlemine sahip birden fazla dedektörde tespit ediliyor. Bu nedenle Roman’ın PSF ile başa çıkması ve görevini yerine getirmesi—karanlık maddeyi ölçmesi—daha zor hale geliyor.

Astronomlar, Roman’ın yerçekimi mercek tespitlerine, Hubble’ın gözlemleriyle bir bilgisayar modeli kurarak hazırlanıyor. Hubble’ın PSF’leri, Roman’ın PSF’lerini çözmeye yardımcı olmak için kullanılıyor.

Hubble, ayrıca NGRST’nin keşfettiği merceklerin takibinde görüntüleme yaparak başka bir şekilde de yardımcı oluyor.

Bu, Hubble’ın JWST ve NGRST gibi yeni teleskoplara teknolojik açıdan üstün gelmemesine rağmen hâlâ önemli bir rol oynadığını gösteriyor. Nihayetinde, yine güçlü bir uzay teleskopu. Tıpkı saygın uzay teleskopunun, yine ekibin bir parçası olmasına rağmen, yeni bir nesle el öpüşür gibi bir görüntü veriyor.

Ancak Roman’ın görevi yeni yeni başlamaya ederken, Hubble Uzay Teleskopu son çizgisine yaklaşıyor. Hubble, kademeli olarak kararlılık sağlayan jiroskoplarnı kaybediyor ve planlanmış bir tamir görevi olmadığı için teleskop büyük ihtimalle son jiroskopuyla birlikte ölecek.

Bunun ne zaman olacağını kimse kesin olarak söyleyemez; ancak o zamana kadar, daha modern eşlerini destekleyerek hâlâ önemli bir işi yerine getirmeye devam edecek.