James Webb Teleskopu hayatımızı değiştirecek mi?

Ayşegül KARAKÜLHANCI

25 Aralık Cumartesi günü NASA’nın, Kanada Uzay Ajansı CSA’nın Avrupa Uzay Ajansı ESA’nın ortak projesiyle James Webb Teleskopu uzaya göderildi. Yeni geliştrilen bu teleskop bilim tarihi açısından çok önemli bir gelişme olarak yazıldı. Şu ana kadar geliştirilmiş en güçlü teleskop olan Hubble Teleskopu'nun ardılı ve daha gelişmişi olan James Webb uzaydan galaksiler ve dolayısla da evren hakkında bize farklı bilgiler taşıyacak. James Webb Teleskopu ile Büyük Patlama’dan hemen sonrasına dair bilgiler gelecek deniliyor. Ama gerçekte böyle mi olacak? Bu yeni teleskobun insanlığa ve bilim tarihine nasıl bir katkısı olacak? Tüm bunları ABD’deki MIT Fizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü’nden Astrofizikçi Dr. Tansu Daylan ile konuştuk:

James Webb Teleskopu'nun bilim tarihi açısından ve insanlık tarihi açısından anlamı nedir?

Bilim tarihine bakınca, ilk teleskopun icadından beri yani 17.yüzyılın başından bu yana zaman içerisinde teleskoplarımız sürekli büyüdü. Gürültü miktarları, sistematik hata payı dediğimiz hatalar azaldı. Bununla beraber evren hakkındaki algımız da ona orantılı olacak şekilde iyileşti. Bu zincirin bir halkası da JWST’nin uzaya gönderilmesi oldu. Yer tabanlı daha büyük teleskoplar olsa da uzaydaki en büyük teleskop kaynağı olacak. O yüzden de Hubble’dan sonra büyük bir adım diyebiliriz. Bizim için birkaç çok büyük anlamı var. Birincisi aynanın büyümesi oldu. Bu da daha sönük cisimlere duyarlı hale gelmemiz demek. Aynı zamanda uzamsal olarak, açısal çözünürlük diye bir kavram vardır, yani 2 tane noktayı birbirinden ne kadar ayırt edebilmenizle alakalı olan bir artısı daha olacak ama en önemlisi ve akla ilk geleni daha sönük cisimlere bakabilmek. Bu da ışık ölçme hassasiyetimizin artması demek. Bununla birlikte çeşitli astrofiziğin alt dallarında paradigma değişimlerine varacak sonuçlar bekliyoruz.

Bildiğim kadarıyla siz aynı zamanda öte gezegenlerl, yani Güneş sistemimiz dışındaki uzak gezegenlerle ilgili araştırmalar yapıyorsunuz. Tabii bizim James Webb ile ilgili okuduğumuz bilgilere göre, JWST bize uzak gezegenler hakkında daha detaylı bilgi verecek. Mesela o gezegenlerin atmosferi hakkında. Bu doğru bir bilgi midir?

Doğrudur. Aslında iki tane ana amacı vardır diyebiliriz. Birincisi Evrenbilim: Yani olabildiğinde uzaktaki galaksilere bakarak evrenin ilk zamanları değil ama yapısının oluştuğu ilk zamanları anlamaya çalışacağız. JWST ile gözlemlemeye çalıştığımız galaksilerden öncesi ile ilgili fikrimiz var evrenin nasıl evrildiği ile alakalı ama ilk kez galaksilerin nasıl oluştuğu, evrendeki maddenin topaklanmaya başladığı ilk zamanın ilk görüntülerini almaya çalışacağız. Kozmolojik açıdan da önemi bu. JWST genel olarak öte gezegenleri nitelemeye çalışacak. Bu bir öte gezegen keşif makinesi değil. Bildiğimiz, varlığından emin olduğumuz öte gezegenlerin belirli özelliklerini, atmosfer özelliklerini inceleyecek. Özellikle öte gezegen, arkasındaki yıldızın önünden geçerken –buna "geçiş" diyoruz- geçiş süresince tayf çekecek. Yani ışığın rengine bakacak. Işığın rengindeki değişimlere bakarak öte gezegenin atmosferinin var olup olmadığını, varsa da yapısının karbondioksit mi, metan mı, nitrojen mi, su mu, bunun yüzdelerini aramaya çalışacak. Özellikle büyük öte gezegenlerde.

Hubble bunu yapamıyor muydu? Hubble’dan farkı bu mu?

Aslında Hubble da bunu yapabiliyor ama Hubble’dan çok daha iyi bir şekilde yapacak. JWST’nin birkaç tane özelliği, az önce dediğim gibi Hubble’a göre çok daha iyi. Birincisi aynası çok daha büyük. O yüzden yaklaşık olarak 10 kat daha iyi foton sayma kabiliyetine sahip, o bakımdan ışık ölçüm hassasiyeti çok daha iyi. Onun dışında açısal çözünürlüğü daha iyi ve onun ötesinde L2 noktasında. L2 noktasında olması da büyük bir avantaj. Hubble’a göre daha iyi L2 noktasında olmak. Dünya’dan uzaksınız sonuç olarak.

Astrofizik alanı dışından insanlar olarak baktığımızda bize bu çok büyük bir teknoloji olarak yansıyor. Gerçekten öyle mi? JWST'nin yapımı, L2 noktasına yerleşecek olması çok önemli bir adım mı yoksa aslında çok normal bir teleskop mu geliştirildi?

Tabii ki değerlendirirken hiçbir şeyi tek başına değerlendirmemek lazım. Sonuç olarak JWST bir, yani uydular veya uzay teleskobu neslinin yeni bir üyesi ama  burada tabi ki süreç var. JWST yoktan var olmadı. Sonuç olarak farklı projelerin devamı niteliğinde. O yüzden bu büyük perspektifte düşünülünce büyük bir adım ama kendi içerisinde çok büyük teknolojik problemlerin çözülmüş bir hali. Büyük bir atılım diyebiliriz ama büyük resmin içerisinde düşünüldüğünde de tabi ki büyük bir programın bir parçası. Yani evreni daha iyi anlamaya çalışıyoruz ve daha önce HST yani Hubble Uzay Teleskopu gönderildi. Ondan sonra Avrupa Uzay Ajansı’nın gönderdiği Herschel Uzay Teleskopu vardı, benzer dalga boylarında. Evrene biraz daha soğuk, yani uzun dalga boylarında baktı. JWST şimdi daha da büyük aynayla biraz daha Herschel’a göre kısa dalga boylara bakacak. Yani dediğim gibi farklı hassasiyetlerde, farklı dalga boylarında sürekli uydular, uzay teleskopları gönderiliyor. Ona bakarsanız L2 noktasına yakın zamanda Gaia gönderildi, Kepler gönderildi. Bunun gibi büyük uzay teleskopları da bize farklı alanlarda, yine paradigma değişimlerine yol açan bilgiler sundu. Bu büyük resimde tabi ki JWST büyük bir oyuncu.

Bildiğim kadarıyla planlandığı yörüngesine oturması 1 ay sürecek. Neden süreç 1 aya yayıldı?

Genel olarak tabii ki uzay bilimlerinde, özel uzay dinamiğinde genelde tasarlanan uzay araçları en ekonomik yörüngeden varacakları noktaya giderler. Çünkü ekonomi projeler tasarlanırken uzay bilimlerinde çok büyük bir değişken ve en önemli faktörlerden bir tanesi. O yüzden yoksa normalde L2 noktasına çok daha hızlı gidilebilir. Yeterince yakıt koysanız, böyle Hoffman Yörüngeleri kullanmak zorunda kalmasanız çok çok daha hızlı gidilebilir ama sonuç olarak teleskoplar, genel olarak uydular tasarlanırken en önemli faktör ekonomi olduğu için yakıtı az koymaya çalışıyorsunuz. Yakıt koymak çünkü ağırlaştırıyor. Aynı zamanda  NASA’nın bütçesine olan veya herhangi bir uzay ajansının bütçesine olan etkiyi arttırdığı için aynı parayla daha az bilim yapabiliyorsunuz.  Tabi ki, 1 aydan hızlı gidilebilirdi. Ama 1 aya uzatılması sonuç olarak ilk başta yakıtı azaltıyor. Bir de sonuç olarak bu 1 ay içerisinde de teleskop bayağı bir şey yapıyor olacak. O vaktin de esasen geçmesi gerekiyordu. Çünkü bu normal, şuana kadar uzaya gönderdiğimiz teleskoplardan çok farklı. Normalde gönderdiğimiz roketin içine sığmadığı için uzayda kurulması gerekiyor. Öyle olduğu için de belirli adımları var ve o adımlar tabi ki dikkatli bir şekilde ve insanların da halkanın içinde olduğu bir şekilde yürütülecek. Bir de bu 1 aydan sonra bir 5 ay daha aslında, bilim yapabilmek için beklemek zorunda kalacağız. 5 ay boyunca da teleskop -ümit ediyoruz tabi ki normal bir şekilde kurulduktan sonra- kalibrasyon süreci olacak. Yani uzaya gönderildiğinde, o malum aynası monolit dediğimiz yapı değil. 18 tane birbirinden bağımsız küçük ayna var ve bu aynaların tek tek odak noktasına odaklanması gerekiyor. Bu da yavaş bir süreç olacak. Yavaş yavaş kurulacak ve bununla beraber odak düzlemindeki aygıtlar da, yani birden fazla kamerası var çünkü, her kamera tek tek kalibre edilecek. Yani gürültü miktarları ölçülecek. Bir sinyal bekliyorsak ölçmeyi, o sinyal ne büyüklükte olacak? Bu anlaşılmaya çalışılacak ki ilerde bilim yapılabilsin.

Oldukça heyecan verici bir süreç. Biliyorsunuz bilimin bir de magazin kısmı var. Magazin kısmından bize yansıyan konular, Büyük Patlama öncesine bakacak vs oldu. Bu ne kadar bu teleskobun görevi?

Büyük Patlama’nın öncesi teknik anlamda enflasyona, şişmeye gider. Evrenin en başında Büyük Patlama malum, evrenin sıcak, basınçlı ve yoğun durumuna diyoruz. Ondan öncesi şişme fazıdır ve onunla ilgili bir bilgi doğrudan bize sunmayacak. Tabi ki evrenin ilk oluşan galaksilerini gözlemledikten sonra oluşan resimde evrenin ne  kadar çabuk yapı oluşturabildiğini ölçeceğimiz için dolaylı olarak bu ilk evrendeki algımızı değiştirecektir ama uzun vadelerde, biraz da dolaylı olarak. Yani evren sonuç olarak, ilk başta biliyoruz ki eş yoğunluktaydı. Yaklaşık olarak homojen dağılımlı bir madde enerji yoğunluğu vardı. Bir şekilde bunlar galaksi oluşturdu. Bunun ne kadar hızlı, ne kadar verimli olduğunu bilmediğimiz için şuan büyük hata payları var. İlk galaksilerin, evren oluştuktan sonra kaç yüz milyon yıl sonra gerçekten oluşmaya başladıklarını, ne hızla ve ne kadar verimli bir şekilde oluştuklarını ölçebilirsek eğer, o zaman yavaş yavaş evrenin ilk zamanları hakkındaki fikirlerimiz de daha netleşmeye başlayacak. O yüzden çok dolaylı bir etkisi olacaktır diyebilirim. Burada daha çok galaksilerin yaşını, yani yapının, evrendeki yapının yaşını ölçeceğiz.

Uzay araştırmaları yapılırken bir de ona bağlı ama tesadüfen farklı buluşlar da yapılıyor. Buradan böyle bir not çıkarabilir miyiz? Normal insanın hayatında kullanacağı, "şu olabilir" gibi bir şey çıkabilir mi buradan?

Astrofizikle ilgili konuşmak gerekirse, büyük ihtimalle hayır ama genelde bunun gibi deneylerin geri bildirimi teknolojik alanda teleskobu önce tasarlamaya sonra da üretmeye çalışırken çözdüğünüz problemler sayesinde bu geri bildirim sağlanıyor. JWST için konuşacak olursak uzayda kurulabilen teleskop teknolojisi, ileride sadece teleskoplar için gerekmeyecek. Bir çok başka alan için gerekecek. Sürekli Mars’ın kolonizasyonundan veya çeşitli işte astroit deneylerinden bahsediyoruz. Sonuç olarak ilerde uzayda büyük cisimlere, büyük teknolojilere ihtiyacımız olacak. Fiziksel büyüklükten bahsediyorum. Her şeyi rokete sığdıramazsınız. O yüzden uzayda kendi kendine kurulabilme teknolojisi, geliştirmemiz gereken bir teknoloji. JWST için çözülen bu problemler de ilerde bu bakımdan faydalı olacak.

Uzayda kurulma teknoloji hakkında biraz bilgi verebilir misiniz? Tam olarak bu ne demek?

Sonuç olarak rokete sığdıramadığınız için büyük bir şeyi, önce katlıyorsunuz. Ondan sonra önceden kurulu talimatlar var ve tabi ki insan denetiminde olacak. Tamamen otomasyon bir sistem değil. Bu üç aynalı bir teleskop, o yüzden bir büyük aynası var, primer ayna; sonra çok uzakta bir ikinci aynası var. Bu ikinci aynanın açılması lazım. O sığdırılamazdı çünkü. Ana görevlerinden bir tanesi o. İkinci bir ana görevi de malum güneş kalkanının açılması. O bir tenis kortu büyüklüğünde. O yüzden onun önce açılması gerekecek. Daha sonra boyu biraz uzayacak. İkinci ayna çıkacak. Katlı durumda olan ana aynası açılacak. Bir çok oynayacak parça olacak yani. Onun dışında genelde konuşulmayan ama içerde, halının altında tabiri caizse söyleyebileceğimiz bir çok küçük işlem de olacak. Gerçekten kendi kendine kurulan bir sistem ve yani daha önce uzaya gönderilmiş bu kadar kompleks başka bir teleskop veya genel olarak uydu olmadı. Yani bu kadar mekanik olarak oynayan parçası olan bir teleskop olmadı. Bu bakımdan teknolojik bir atılım.

Herhangi bir teknik sorun çıkma ihtimali var mıdır?

Normalde uzaya gönderilen teleskoplarda uzaya gönderebildiğiniz bu ikinci etaptan son ayrım olduğunda riskin yaklaşık %90’ını elemiş olursunuz. Burada JWST’nin bütün misyon riskini düşündüğünüzde şu an sadece %10 - %15’ini eledik riskin ne yazık ki! Yani uzaya gönderilmiş olmasına rağmen bu kendi başına kurulumlar, her kurulumun her parçasına mesela çalışmama olasılığı atayabilirsiniz. Bu çalışmama olasılıklarını topladığınızda veya bu olmazsa veya bu olmazsa veya bu olmazsa diye topladığınızda bu olasılıkları, büyük bir olasılık elde ediyorsunuz. O yüzden şuan tabi ki ümit, yani devam ediyor ve çok olumluyuz ama her an bir şey ters gidebilir.

Bu riskler olmadığında teleskop tamamen işlerlik kazandığında bize bilgiler taşıyacak. İşin içinde olan insanlar gelen bilgileri nasıl değerlendirebilir?  Bilimin dışındaki insanlar ne öğrenecek?

Bize yansıması şöyle: Kozmolojide ilk galaksilerin kızıla kaymaya bağlı olarak, -yani evrenin yaşına yaklaşık olarak bağlı olarak- nasıl değişeceğini anlamaya çalışacağız. Bu evrenin içeriğini anlatacak bize. Ne kadar karanlık madde var? Bu ne kadar çabuk topaklanmış? Bunları anlamaya çalışacağız. Yani aslında topluma izdüşümü de aynı aslında çok da farklı değil ama topluma izdüşümü eminim daha çok fotoğraflar tabanında olacak. Çünkü herkes haklı olarak ilk galaksilerin fotoğrafını merak ediyor. Malum, Hubble Uzay Teleskopu'nda derin pozlamalar olmuştu ve onlar gerçekten medyada çok fazla yer almıştı. JWST de benzer programlara sahip. Onlar da uzun pozlama fotoğraflar çekecek ve eminim büyük ihtimalle en büyük izdüşümü o fotoğraflar olacak. Yeni nesil bilim insanlarının bilime aşık olması veya bilim yapmak istemesinden, motive olmasından tutun, sokaktaki insanın, evrenin ne kadar geniş olduğunu anlaması, bunu takdir etmesine kadar bir çok sonucu olacak bir atılım olacak. Bir de öte gezegenler ile ilgili doğrudan keşiflerde de çalışacak JWST ama genel olarak öte gezegenlerle ilgili bence haber olacak en büyük şey işte "şu öte gezegende su bulundu, bu öte gezegende su bulunmadı" tarzı sürekli haberler duyacağız.

Bütçesi büyük müydü? Bundan daha büyük bütçeli projeler oldu mu yoksa şuandaki en büyük bütçeli proje bu muydu?

En büyük proje bu evet. Yaklaşık 10 milyar dolar ki ilerledikçe proje, tabi ki bütçesi de artacaktır. Kepler gibi duyduğunuz tipik teleskoplar böyle milyar dolar ölçeğindedir yaklaşık olarak, biraz aşağısı biraz yukarısı olabilir. 1-2 milyar dolar tipidir yani. O yüzden bu 10 milyar dolar tabi ki fazla diğerlerine göre. HST, yani Hubble Uzay Teleskobu için konuşmak gerekirse Hubble Uzay Teleskobu ile yaklaşık olarak aynı. Yani o zamanki dolara oranlarsanız yaklaşık olarak aynı bütçesi JWST’nin. O yüzden değerini bilmek lazım ve ümit ederiz uzun yıllar astrofizik komünitesine ve tabi ki dolaylı olarak da halka bilgi, fotoğraf, tayf ve öngörü sağlayacak. Bilimsel olarak evreni anlamamızda bize büyük bir yardımı olacak.

Biraz da bu "uzay arkeolojisi" diyebilir miyiz?

Işık hızının sonlu olmasından dolayı genel olarak uzaya baktığımızda, daha uzağa baktıkça daha eski cisimleri görürüz. Genelde galaksi için fizik yaptığımızda bu konuşulur ama asıl anlatılmak istenen değildir. Ama kozmoloji konuştuğumuzda gerçekten de çok önemli bir kavramdan bahsediyoruz. Çünkü uzağa baktıkça aynı zamanda evrenin ilk zamanlarını incelemiş oluyoruz. O bakımdan evet, yani uzay, uzaktaki galaksilere baktıkça, aynı zamanda genç galaksilere bakıyor olacağız. O yüzden de evrenin aslında bir arkeolojisini yapıyor olacağız. Kozmoloji hep arkeoloji ile analog tutulur. Arkeolojide siz nasıl yeri daha fazla kazdıkça daha eski tarihlerden kalıntılar bulursanız aynı şekilde kozmolojide de daha uzaktaki galaksilere baktıkça evrenin daha eski halini görüyoruz.

Sizi heyecanlandıran bir gelişme mi? Ya da bir astrofizikçiyi ne heyecanlandırır?

Elbette heyecanlandırıyor. Yani genel olarak araştırmacılar üzerinde çalıştıkları projede çok heyecanlanırlar. JWST benim projelerimden bir tanesi. Yani en azından JWST ile ilgili çalışmam olacak. İlk dönemde ümit ederim ben de kullanmak şansına erişeceğim ve oradan gelecek veriyi incelemek büyük bir heyecan gerçekten. Bu kadar üzerine düşünülmüş; vakit, enerji harcanmış, tabi ki para da harcanmış bir deneyden gelecek veriyi, bu önemli potansiyeli yüksek olan veriyi inceleyebilmek, oradan bilim yapabilmek büyük bir heyecan. Onun dışında araştırma komünitemize büyük çapta etkisi de önemli. Bütün arkadaşlarımı, çalışma arkadaşlarımı heyecanlandıran bir şey. JWST, hatırlıyorum ben doktora yaparken daha birleştiriliyordu. O zamandan beri gerçekten hep oldu olacak diye bekliyoruz. Hatta alana ilk girdiğimde bile, JWST o zamanlar konuşulan bir şeydi. O yüzden ben astrofiziği bildim bileli diyebilirim, JWST fikri zaten ortalıkta vardı. O yüzden büyük bir beklentinin, uzun zamanlı bir beklentinin aslında karşılık bulması bir bakıma.