Geleceğin uzay teleskopları, Dünya benzeri gezegenleri keşfetmek için yeniden tasarlanıyor

Yeni bir çalışma, uzaydaki Dünya benzeri gezegenleri daha etkili bir şekilde gözlemleyebilmek için teleskop tasarımında önemli bir değişiklik öneriyor. Rensselaer Polytechnic Institute’tan astrofizik profesörü Heidi Newberg, bu yeni yaklaşımda dikdörtgen şekilli bir teleskopun, geleneksel yuvarlak tasarımlara göre çok daha verimli olabileceğini belirtiyor.

Newberg, konu hakkında “James Webb Uzay Teleskobu (JWST) gibi 6,5 metrelik dairesel bir ayna yerine 1’e 20 metre boyutlarında dikdörtgen bir ayna kullanan bir teleskop, Güneş benzeri yıldızların etrafındaki Dünya boyutundaki gezegenleri keşfetmemizi mümkün kılabilir” diyor. Amerikan Ulusal Bilimler Akademisi, Güneş benzeri yıldızların yaşanabilir bölgesindeki gezegenleri görüntülemek için yeni bir teleskopun geliştirilmesini öncelikli araştırma alanı olarak belirlemiş durumda. Henüz net bir tasarım belirlenmemiş olsa da, bu teleskopun yaklaşık 8 metrelik bir ayna çapına sahip olması, yani JWST’den yaklaşık 1,5 metre daha büyük olması bekleniyor. Ancak Newberg, bu geleneksel tasarıma alternatif bir çözüm sunduğunu ve dikdörtgen teleskop tasarımının, hedef gezegenleri daha kolay bulma şansı tanıyabileceğini belirtiyor.

Dünya benzeri gezegenleri tespit edebilmek için teleskopların kızılötesi ışıkta gözlem yapması gerekiyor. Bu, özellikle su buharı içeren gezegenlerin atmosferlerini incelemek için önem taşıyor. JWST’nin Orta-Kızılötesi Aracı (MIRI), 10 mikron dalga boyunda gözlemler yapabiliyor ve bu dalga boyu, su buharının yaydığı ışığın belirgin olduğu alan. Şu ana kadar, MIRI sayesinde, bazı dev ötegezegenlerin atmosferlerinde su buharı bulunmuştu. Kızılötesi ışıkta gözlem yapmak, gezegenlerin yıldızlarından milyonlarca kat daha sönük olmasına rağmen, kontrastı artırarak gezegenleri tespit etmeyi kolaylaştırıyor.

Ancak, JWST’nin 6,5 metrelik aynası, yaşanabilir bölgedeki Dünya benzeri bir gezegeni tespit etmek için yetersiz kalabiliyor. Bir teleskopun açısal çözünürlüğü, dalga boyunun teleskop çapına bölünüp bir sabit katsayıyla çarpılmasıyla belirleniyor. 10 mikron dalga boyunda ve 30 ışık yılı uzaklıkta bir gezegenin görüntüsünü net bir şekilde elde edebilmek için yaklaşık 20 metre çapında bir teleskop gerekiyor. Ancak, böyle devasa bir teleskopu inşa etmek, uzaya göndermek ve kullanmak büyük mühendislik zorlukları ve astronomik maliyetler anlamına geliyor.

Alternatif bir yöntem daha

Bir başka çözüm, birden fazla küçük teleskobu uzaya gönderip, optik girişimölçer (interferometre) yöntemiyle büyük bir teleskop gibi çalışmasını sağlamak olabilir. Ancak bu yöntem de, cihazların son derece hassas bir şekilde hizalanmasını gerektirdiği için teknolojik ve finansal açıdan oldukça zorlayıcı bir seçenek.

Newberg ve ekibi ise dikdörtgen bir teleskop tasarımının, bu sorunlara daha ekonomik ve pratik bir çözüm sunabileceğini savunuyor. Yapılan açıklamaya göre, 20 metreye 1 metrelik bir dikdörtgen ayna, dairesel aynalardan daha küçük bir alana sahip olsa da daha verimli kullanılabiliyor. Teleskop, hedef gezegenin yıldızına göre hizalanabilir ve gerektiğinde döndürülebilir. İlginç bir şekilde, bu tasarımda teleskopun etkin toplama alanı, JWST’nin aynasından daha büyük olabiliyor. JWST’nin aynası, bazı kısımlarının hedefe odaklanmaması nedeniyle etkin alanı sınırlıyken, dikdörtgen teleskopun her parçası gözlem doğrultusunda kullanılıyor.

Bu yenilikçi teleskop tasarımı, 1 Eylül tarihinde Frontiers in Astronomy and Space Sciences dergisinde yayımlanan bir makalede detaylı bir şekilde açıklanmış durumda.