Karanlık Enerji Spektroskopik Aleti, Evrenin 3D Haritasını Çıkarıyor!

Karanlık enerji; evrenin büyük bir kısmını oluşturan ancak henüz tam olarak anlaşılamayan, gizemli bir fenomendir. Evrenin genişlemesinin hızlandığını ortaya koyan gözlemler, bu gizemli enerjinin varlığını öne sürmektedir. Karanlık Enerji Spektroskopik Aleti (KESA, İng.: Dark Energy Spectroscopic Instrument, “DESI”), karanlık enerjinin doğasını ve evrenin genişleme hızındaki değişiklikleri daha ayrıntılı bir şekilde incelemek amacıyla oluşturulmuş bir spektroskopik alettir. Alet, ABD Enerji Bakanlığının Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı tarafından DOE Bilim Ofisi‘nin finansmanlığında kuruldu ve şimdiden üç boyutlu galaksi araştırmaları için önceki tüm kayıtlardan daha fazla veri sağladı. Bu süreçte evrenin en detaylı haritalarından birini henüz 7. ayını doldurduğu günlerde tamamladı. Ancak buna rağmen 5 yıllık vizyonun sadece %10’unu tamamlayabildi. Görevin sonuna geldiğinde evrenin oldukça detaylı bir haritasını çıkararak karanlık enerjiyi daha iyi algılamamızı sağlayacak. Böylelikle evrenin geçmişi ve geleceği hakkında daha fazla fikir sahibi olabileceğiz.

Bu konuda daha fazla içeriğe Astronomi kategorimizden ulaşabilirsiniz.

Karanlık Enerji Spektroskopik Aleti Nasıl Kuruldu?

Aletin gelişimi ve kurulumu, oldukça uzun bir süreci kapsamaktadır. Cihazın tasarımı ilk olarak on yıl önce önerilmişti ve 2015 yılında yapımına başlanmıştı. KESA, Arizona eyaletindeki Tuscon yakınlarında bulunan Kitt Peak Ulusal Gözlemevi‘ndeki 4 metrelik Nicholas U. Mayall Teleskobu‘na entegre edilmiştir. Cihaz, 2019’un sonlarında ilk ışığını görmüştür. Doğrulama süreci sırasında COVID-19 salgının olması, teleskobun bir süreliğine kapanmasına sebep olmuştur. Fakat bazı çalışmalara uzaktan olarak olsa da devam edilebilmiştir. Aralık 2020’de KESA, donanım ve yazılımını test ederek yeniden gözlerini gökyüzüne çevirmiş ve Mayıs 2021 itibarıyla bilimsel araştırmalarına başlamıştır.

Aletin düzenli çalışması itinalı bir çalışma gerektirmiştir. Aletin bakımını, Ohio Eyalet Üniversitesinden fizikçi Klaus Honscheid liderliğindeki bir ekip üstlenmiştir. Öyle ki bu ekip, cihazın gece gözlemi sırasında sorunsuz ve otomatik bir şekilde çalışmasını sağlamak için neredeyse sürekli olarak çalışmıştır. KESA’nın başarılı olması için monoton bir üretkenliğin sağlanması gerekmiştir. Bu sebeple her biri 10 mikron hassasiyetinde pozisyonlanması gereken 5.000 robotunun müşterek biçimde kontrol edilmesi lüzumlu olmuştur.

Galaksilerin Renk Spektrumlarını Toplamak

KESA’nın amacı, tüm gökyüzünün üçte birinden fazlasındaki milyonlarca galaksinin ayrıntılı renk spektrumlarını toplamaktır. Her galaksiden gelen ışık, alet tarafından kendi renk spektrumuna ayrıştırılarak ışığın evrenin genişlemesi nedeniyle ne kadar kırmızıya kaydığını belirlenmesini sağlamaktadır. Evrenin genişlemesi nedeniyle uzak galaksilerden gelen ışık, gözlemciye ulaşana kadar kırmızıya kaymaktadır. Bu kırmızıya kayma, ışığın evrenin genişlemesiyle birlikte dalga boyunun uzamasını ifade etmektedir. Söz konusu fenomen, ilk olarak Amerikan astronom Vesto Melvin Slipher tarafından keşfedilmiştir. Nitekim galaksilerin radyal hız hesaplamalarını kırmızıya kayma ile ilişkilendiren ilk kişi Slipher olsa da bunu geniş kitlelere ulaştıran kişi Amerikan astronom Edwin Hubble‘dır. Araştırmacılar, yaşanan kaymaların doğrultusunda KESA’nın oluşturduğu 3D harita yoluyla bu hesaplamaları kullanarak galaksi kümeleri ve üst kümelerinin yerlerini belirleyebilmektedir. Öyle ki bu veriler ışığında evrenin bebeklik verilerine kadar gidilebilmektedir.

Orta Kütleli Kara Deliklerin Doğasını Anlamak

Samanyolu Galaksisi gibi büyük galaksilerin çekirdeklerinde devasa kara deliklerin bulunduğu bilinmektedir. Ancak küçük galaksilerin çekirdeklerinde kendi başlarına (daha küçük) kara deliklere sahip olup olmadığı konusu, belirsizliğini korumaktadır. Bu konu üzerine Arizona Üniversitesinde KESA üzerine uzmanlaşan yüksek lisans öğrencisi Ragadeepika Pucha ve meslektaşları, küçük galaksilerdeki orta kütleli kara deliklerin davranışlarını anlamaya çalışmaktadır. Konun açıklığa kavuşması ise KESA’nın sağlayacağı verilerden geçmektedir.

Daha küçük galaksilerin çekirdeklerindeki aktif galaktik çekirdeklerin (AGÇ) incelenmesi, bu araştırmanın bir diğer önemli noktasıdır. Aktif galaktik çekirdekler, galaksilerin merkezlerinde bulunan ve oldukça parlak enerji salınımı gösteren, yoğun ve aktif bir bölgelerdir. Bu parlaklık, genellikle galaksinin merkezinde devasa bir kara deliğin etrafında vuku bulan hadislerin bir sonucudur. Diğer taraftan aktif galaktik çekirdekler, çevrelerindeki maddeyi emerken ortaya çıkan enerji sırasında elektromanyetik radyasyonun geniş spektrumunu üretebilmektedir. Büyük galaksilerin AGÇ’lerinin parlaklığı daha fazla olsa da bu durum küçük galaksilerde daha zor anlaşılmaktadır. Ancak KESA’nın sağladığı spektrum verileri bu sorunların üstesinden gelmek adına yaralı olma potansiyeli taşımaktadır.

Kuasarları Daha İyi Anlamak

Kuasarlar, KESA’nın bir diğer odak noktası konumundadır. Kuasarlar, evrende bulunan en parlak ve uzak aktif galaktik çekirdekler arasında yer almaktadır. Ayrıca kuasarlar; galaksilerin merkezlerinde, devasa kara deliklerin etrafında yoğun enerji salınımı gösteren, parlak gök cisimleri olarak tanımlanabilmektedir. Kuasarlar, elektromanyetik radyasyonun geniş bir spektrumunu yayarak gözlemlenebilmektedir. Bu gök cisimleri, evrenin erken dönemlerine ışık tutmaktadır. Dolayısıyla kuasarlar, evrenin yapısının ve evriminin anlaşılabilmesi açısından önem taşımaktadır. Kuasarların gelişimleri, yaşlanırken yaydıkları ışığın rengindeki değişimler aracılığıyla incelenmektedir. Lakin kırmızı kuasarlar hakkında yeterli veri olmaması bu konunda gerekli tetkiklerin yapılmasını zorlaştırmaktadır. KESA sayesinde daha çok kuasara ulaşarak bu gök cisimleri hakkında daha fazla bilgi edinilebilir, üstelik evrenin geçmişi açısından daha çok bilgi sahibi olunabilir.

Karanlık Enerji Hakkında Yeni Veriler!

Evrenin genişleme geçmişinin anlaşılması, evrenin evrimi açısından kritik bir öneme sahiptir. Günümüzde evrenin içeriğinin yaklaşık %70’inin karanlık enerjiden oluştuğu düşünülmektedir. Karanlık enerji, evrenin genişlemesiyle birlikte artış göstermektedir; dolayısıyla bu durum genişlemeyi daha da hızlandırmaktadır. Sonuç olarak karanlık enerji, evrenin geleceği üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir. Bu nedenle karanlık enerjinin doğası hakkında daha çok veriye ulaşmak büyük önem taşımaktadır. Özetle bu, modern kozmolojik modellerin ve evrenin evrimsel senaryolarının daha sağlam temellere dayanmasını sağlamaktadır.

Son Durum ve Karanlık Enerji Spektroskopik Aleti’nin Geleceği

Araştırma, halihazırda 7,5 milyondan fazla galaksiyi kataloglamıştır. Her ay milyonlarca yeni gök adayı kataloğuna eklemeye devam etmektedir. KESA’nın kataloğunun 35 milyondan fazla galaksiye ulaşılması beklenmektedir. Dolayısıyla kozmoloji ve astrofizik alanlarında geniş çaplı araştırmalara olanak tanıyacaktır.

Kaynakça

1- Jennynuss. (2024, April 3). First Results from DESI Make the Most Precise Measurement of Our Expanding Universe. Berkeley Lab News Center. [https://newscenter.lbl.gov/2024/04/04/desi-first-results-make-most-precise-measurement-of-expanding-universe/]

2- Phys, S. (2022b, January 13). Dark Energy Spectroscopic Instrument creates largest 3D map of the cosmos. Phys.org. [https://phys.org/news/2022-01-dark-energy-spectroscopic-instrument-largest.html]

3- Sci.News. (2024, April 8). DESI creates largest 3D map of our expanding universe ever. Sci.News: Breaking Science News. [https://www.sci.news/astronomy/desi-expanding-universe-3d-map-12831.html]

4- University of Pittsburgh. (2024, April 4). The first Dark Energy Spectroscopic Instrument results made the most precise measurement yet of our expanding universe. [https://www.pitt.edu/pittwire/features-articles/desi-universe-3d-map]

5- Kliver, J. (n.d.). Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) creates largest 3-D map of the cosmos – Barcelona Institute of Science and Technology – BIST. [https://bist.eu/dark-energy-spectroscopic-instrument-desi-creates-largest-3-d-map-of-the-cosmos/]