Cambridge Üniversitesi
Cambridge Üniversitesi öncülüğündeki araştırmacılar, Büyük Patlama’dan yaklaşık 378 bin yıl sonra kainatı kaplayan hidrojen bulutları aracılığıyla, oluşan birinci yıldızları gözlemlemelerini ve incelemelerini sağlayacak bir yol geliştirdiler. Birinci yıldızların ve galaksilerin oluşumunu gözlemlemek, kainatın Büyük Patlama’dan sonraki boşluktan 13.8 milyar yıl sonra şu anda gözlemlediğimiz karmaşık gök cisimleri alemine dönüşecek biçimde nasıl evrimleştiğini açıklamaya yardımcı olacağı için, on yıllardan beridir gökbilimcilerin amacıydı. 2020’lerin sonuna dek tamamlanması hedeflenen yeni jenerasyon bir teleskop olan Kilometrekare Müşahede Dizisi, muhtemelen cihandaki en eski ışığın imajlarını yakalayabilecek; lakin mevcut teleskoplar açısından asıl zorluk, kalın hidrojen bulutlarını aşarak yıldızların kozmolojik sinyallerini saptayabilmek.
YENİ PROSEDÜR NASIL İŞLİYOR?
Gökbilimcilerin tespit etmeyi amaçladıkları sinyalin, örneğin kendi galaksimizden yayınlanan radyo sinyalleri üzere gökyüzünden gelen başka radyo sinyallerinden yaklaşık yüz bin kat daha zayıf olması bekleniyor. Bir radyo teleskobunun kullanılması, aranan kozmolojik sinyali büsbütün gizleyebilecek biçimde, alınan sinyalde bozulmalara neden olur. Bu durum, çağdaş radyo kozmolojisinde çok gözlemsel bir zahmet olarak görülür. Buna benzeri araçların yol açtığı bozulmalar, çoğunlukla bunun üzere gözlemlerde en büyük zahmet olarak itham edilir.
Şimdi Cambridge liderliğindeki bir araştırma grubu, radyo teleskobunun yol açtığı bozulmaların ziyanlı tesirlerini bertaraf ederek, ilkel bulutları ve öteki gürültülü gökyüzü sinyallerini görmek için bir metodoloji meydana getirdi. REACH (Kozmik Hidrojen Tahlili için Radyo Deneyi) deneyinin bir kesimini oluşturan metodolojileri, gökbilimcilerin en eski yıldızları hidrojen bulutlarıyla etkileşimleri aracılığıyla gözlemlemelerine ve birebir formda sisler içindeki gölgelere bakarak bir görüntü resmi oluşturmalarına imkân tanıyacak. Geliştirdikleri prosedür, cihanın gelişim sürecindeki şimdi keşfedilmemiş bu kilit vakte bakan radyo teleskoplarının sürdürdüğü müşahedelerin kalite ve güvenilirliğini artıracak. REACH’in birinci müşahedelerini bu yıl içinde gerçekleştirmesi bekleniyor.
SONSUZ BOŞLUKTA IŞIK ARAMAK
Makalenin başyazarı olan ve Cambridge Üniversitesi’ne bağlı Cavendish Laboratuvarı’nda misyonunu sürdüren Dr. Eloy de Lera Acedo, “İlk yıldızların ortaya çıktığı periyotta, cihan genelde boştu ve çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşuyordu” diyor: “Elementler, kütleçekimi sebebiyle nihayet bir ortaya geldi ve birinci yıldızları oluşturacak bir nükleer füzyon için hakikat şartlar oluştu. Buna rağmen, ışığı hakikaten sıkı sıkıya emen ve ‘nötr hidrojen’ ismi verilen bulutlarla çevriliydiler; hâl böyleyken, bulutların gerisindeki ışığı direkt tespit etmek ya da gözlemlemek çok güç.”
2018 yılında, ‘Küresel Tekrar İyonlaşma İmzasını Tespit Etme Deneyi’, kısaca EDGES’i gerçekleştiren öteki bir araştırma kümesi, bu birinci ışığın muhtemelen tespit edildiğine işaret eden bir sonuç yayınladı ama gökbilimciler sonucu tekrarlayamadılar ve bu durum, ulaşılan yepyeni sonucun kullanılan teleskobun neden olduğu parazitten kaynaklanmış olabileceğine inanmalarına yol açtı.
Acedo, “Orijinal sonuç, kainatın şu anki anlayışımızın imkân tanıdığından çok daha soğuk olması gereken hidrojen gazının sıcaklığı yüzünden, bunu açıklamak için yeni bir fizik anlayışı gerektirecektir. Buna bir alternatif olarak, art plan radyasyonunun açıklanamayan daha yüksek sıcaklığı -tipik olarak, yeterli bilinen Kozmik Mikrodalga Art Planı olduğu varsayılır- bunun sebebi olabilir” diyor: “Daha evvelki deneyde bulunan sinyalin sahiden de birinci yıldızlardan geldiğini teyit edebilseydik, sonuçlar devasa olurdu.”
KOZMİK ŞAFAK GÖRÜLEBİLECEK Mİ?
Gökbilimciler, cihanın gelişimindeki ekseriyetle ‘Kozmik Şafak’ diye isimlendirilen bu periyodu incelemek için, erken kainattaki hidrojenden geriye kalan elektromanyetik bir radyasyon imzası olan 21 santimetrelik çizgiyi incelerler. Hidrojenden kalan radyasyon ile hidrojen sisinin gerisindeki radyasyon ortasındaki kontrastı gösteren bir radyo sinyali bulmaya çalışırlar.
De Lera Acedo ve meslektaşlarınca geliştirilen metodoloji, teleskoptan gelen parazit ve gökyüzünden gelen genel gürültü şartlarında kozmolojik bir sinyali tespit etmek için Bayes istatistiklerini kullanıyor ve bu sayede sinyaller ayrıştırılabilir. Bunu gerçekleştirmek için, farklı alanlardan en son teknik ve teknolojilere gereksinim duydular.
Araştırmacılar, birden fazla antenin yanı sıra gerçek bir müşahedesi taklit etmek gayesiyle simülasyonlar kullandılar ve bu yol bilgilerin güvenilirliğini artırdı; buna rağmen, daha eski müşahedeler sadece bir antene dayanıyordu. De Lera Acedo, “Kullandığımız usul, birden fazla antenden ve muadil akım aygıtları sayesinde daha geniş bir frekans aralığından gelen dataları ortaklaşa biçimde tahlil ediyor. Bu yaklaşım bize Bayes bilgi tahlilimiz için gereken bilgileri sağlayacaktır” diyor: “Özünde, alışılmış tasarım stratejilerini bir kenara bıraktık ve bundan çok dataları tahlil etmeyi planladığımız duruma uygun bir teleskop tasarlamaya yoğunlaştık; kısaca, aykırı tasarım yapmak üzere bir şey. Bu, Kozmik Şafak’ta ve kainattaki hidrojenin yine iyonize olduğu ‘reiyonizasyon çağı’na kadar gerçekleşen şeyleri ölçmemize yardımcı olabilir.”
Teleskopun inşası, şu anda Güney Afrika’da bulunan Karoo radyo alanında, gökyüzünde radyo müşahedeleri yapmak için harika şartlara sahip olduğu için seçilen bir yerde tamamlanıyor. Televizyon ve FM radyo sinyalleri üzere insan üretimi radyo frekansı parazitlerinden uzak bir bölgede bulunuyor.
EKSİK KESİME GERÇEK BİR ADIM DAHA
Otuzdan fazla araştırmacının meydana getirdiği REACH takımı, teorik ve gözlemsel kozmoloji, anten tasarımı, radyo frekansı araç inşası, sayısal modelleme, dijital sürece, büyük bilgi ve Bayes istatistikleri üzere alanlardan uzmanları barındıran çok disiplinli ve dünya çaplı bir oluşum. REACH, Güney Afrika’daki Stellenbosch Üniversitesi tarafından yönetim ediliyor. Güney Afrika’da bulunan Stellenbosch Üniversitesi’nde yürütülen projenin ortak başkanı Profesör de Villiers şunları aktarıyor: “Bu araç için kullanılan anten teknolojisi ziyadesiyle kolay olmasına rağmen, şiddetli ve uzak dağıtım ortamı ve üretimde gereken sıkı toleranslar, üzerinde çalışmak için ziyadesiyle güç bir proje haline getiriyor. Sistemin ne kadar uygun performans sergileyeceğini görmek konusunda son derece heyecanlıyız ve bu sıkıntı tespiti yapacağımıza itimadımız tam.”
Kozmik Mikrodalga Arkaplan (SPK) radyasyonu çalışmaları sayesinde, Büyük Patlama ve cihanın en erken vakitleri uygun anlaşılmış devirlerdir. Daha da düzgün anlaşılan alan, yıldızların ve başka gök cisimlerinin geç ve yaygın evrimidir. Buna rağmen, kainattaki birinci ışığın oluşma anı, cihan tarihiyle ilgili bilmecede temel bir eksik modüldür.
Yazının yepyenisi Science Daily sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)