James Webb Uzay Teleskobu Denge Sorunu Yaşıyor: Bilim İnsanları Yeni Exoplanetler Açabilir Çözüm Geliştirdi

3 min okuma

NASA‘ın James Webb Uzay Teleskobi sallanıyor—bilim insanları yeni yabancı gezegenleri ortaya çıkarabilecek bir çözüm buldu

FLIP adlı yeni yazılım, James Webb Uzay Teleskobi’sinden (JWST) gelen verilerde 51 Eridani b exozegenini ortaya çıkardı. Burada JWST’in önceki görünümünü, usual işleme ile, FLIP ile işlenen verileri ve gezegenin nerede olması gerektiğine dair simüle edilmiş bir görünümü görebilirsiniz.

Başka bir yıldızın etrafında doğrudan bir gezegeni görmek, öğle vakti takımyıldızlarını görmeye çalışmak gibidir. En büyük gezegenler bile, etraflarında döndükleri yıldızlardan 10.000 kenden fazla soluk olabilir ve ışıkları parıltının içine kaybolur. Yeni bir Nature çalışmasında, gökbilimciler James Webb Uzay Teleskobi için bu görevi daha az zorlayan zekice yazılımlar geliştirdi ve gözlemevine yıldızlarına daha yakın gezegenleri yakalama şansını artırdı. Yazılım, JWST verilerinde gizli olan bilinen bir gezen devinin yeni bir görünümünü zaten ortaya çıkardı.

Araştırmacılar, teleskobun içindeki yıldızın ışığının çoğunu engelleyen ve yıldızın ışığının büyük kısmını engelleyen bir maske olan coronagraph kullanarak JWST görüntülerinden yıldızın parıltısının büyük kısmını kaldırır. “Yapay tutulma gibi bir şeydir,” diyor çalışmanın baş yazarı Northwestern Üniversitesi’nden gökbilimci Rodrigo Ferrer-Chavez. Biraz parıltı yine de sızar, bu yüzden gökbilimciler benzer bir “referans yıldızı” veya yıldızları da çeker ve yeni görüntüden ölçtükleri parıltıyı çıkarırlar.

Ama bu şablon, teleskobyfarklı bir anda çekilmiş bir karedir—bir teleskop asla aynı durumda iki kez olmaz. Yıldızlar hafif merkezden uzak, sıcaklıklar değişir, JWST’in 6,5 metrelik aynası bükülür. Bu küçük uyumsuzluklar, görüntüde soluk bir gezegeni gizleyebilen yıldız ışığının lekelerini bırakır, bu da teleskobun küçük gezegenleri görme yeteneğinin genel istikrarıyla sınırlı olduğu anlamına gelir.

Günümüzde JWST, Satürn boyutlarında dünyaları, Plüton’un güneşimizdeki yörüngesinden daha uzakta yıldızlarının etraflarında yörüngede tespit edebilir. Dünya boyutunda dünyaları doğrudan görüntülemek için, JWST’ten 100 ile 1.000 kez arasında daha istikrarlı bir teleskobe ihtiyacımız olurdu, bu da laboratuvar koşullarında bile henüz ulaşamadığımız bir şeydir, diyor Ferrer-Chavez.

Araştırmacıların yeni yazılımı olan Fiziksel Temelli Öğrenme ile Gezegen Görüntüleme (FLIP), teleskopun ve aynalarının nasıl çalıştığına dair ayrıntılı bir fiziksel anlayışı içiyor ve yıldız ışığının, tüm kararsızlıklarla birlikte teleskoba nasıl gireceğini simüle ediyor. FLIP, parlamayı diğer yıldız ölçümlerinden ödünç almak yerine, hedef yıldızın ışığının bu sanal teleskop üzerinden nasıl yol aldğına dayanarak onu simüle ediyor. Araştırmacılar simülasyonlarını gerçek gözlemlerle eşleştikten sonra, FLIP’i parlamayı ortadan kaldırmak ve teleskop donanımının normalde izin verdiği sınırın altındaki gezegenleri görmek için kullandı.

Bir video, JWST verilerine FLIP’in tekrar tekrar uygulanmasını gösteriyor ve parlamanın içinde gizli olan exogezen 51 Eridani b’yi ortaya çıkarıyor.

Ferrer-Chavez ve arkadaşları FLIP’i üç yıldız sisteminin JWST gözlemleri üzerinde test etti ve yöntemin standart tekniklerden iki ile 15 kat daha hassas olduğunu buldu. Bu sistemlerden birinde yazılım, JWST’nin tespit edebileceği dalga boylarında daha önce görünmeyen dev gezegen 51 Eridani b’yi de yakaladı. Üstelik FLIP’in sağladığı kazanımlar, Dünya gibi gezegenlerin yörünge yapma eğiliminde olduğu yıldızlara yakın alanlarda en büyük düzeyine ulaşıyor.

Bu önemli bir sonuç,” diyor NASA Jet İtki Laboratuvarı’nın kıdemli bilim insanı Dimitri Mawet, çalışmaya dahil olmayan. Yıldız parlamasının teleskop görüntülerinden temizlenmesine yönelik model tabanlı bir yaklaşımın on yılı aşkın bir süredir tartışıldığını, ancak şimdiye kadar fiziksel olarak referans yıldızlar ölçmeye dayalı yöntemleri geçemediğini ekliyor. “Ferrer-Chavez ve arkadaşları bunun mümkün olduğunu gösteriyor,” diyor Mawet.

Nihayetinde, Ferrer-Chavez’in dediği gibi, FLIP’in amacı, JWST’nin halefi olan ve 2040’lı yıllarda fırlatılması planlanan NASA’nın Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi’ni (HWO) kurmayı kolaylaştırmak. Görüntü işleme yazılımı yıldızların parıltısını daha iyi temizleyebiliyorsa, donanımın biraz daha sallanmasına izin verilebilir. “Fizik temelli bu tür bir son işleme, HWO’nun kararlılık hatası bütçesinin bir kısmını makul biçimde rahatlatabilir ve bu başlı başına önemli olur”, Mawet’in belirttiği gibi; ancak HWO’nun optiklerinin, yıldızlarından yaklaşık 10 milyar kez daha sönük olan Dünya benzeri gezegenleri çekerken yine de bir trilyonda bir metre hassasiyetinde kararlı kalmaya devam etmesi gerekecek.

Ferrer-Chavez’in ifadesiyle, “Yaklaşımımız işe yararsa, bu yeni gözlemevinin inşası gerçekten zor olabilir ama gerçekten, gerçekten, gerçekten zor olmayabilir.”

Scientific American Baş Editörü