Hubble Uzay Teleskobu

Hubble Uzay Teleskobu, NASA ile Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) ortak projesi olan ve Dünya'nın alçak yörüngesinde çalışan bir gözlemevidir. 24 Nisan 1990'da Discovery mekiğiyle fırlatılan teleskop, Dünya atmosferinin bulanıklaştırıcı etkisinin üstünde durduğu için yerden görülemeyen keskinlikte görüntüler alır. Morötesinden yakın kızılötesine uzanan bir dalga boyu aralığında gözlem yapabilir.

NASA'ya göre Hubble, ömrü boyunca 1,7 milyonu aşkın gözlem yaptı; verilerine dayanan hakemli makale sayısı 23 bini geçti. Teleskop, adını evrenin genişlediğini gösteren gökbilimci Edwin Hubble'dan alır.

Fikirden fırlatmaya

Uzaya bir teleskop yerleştirme fikrini en güçlü savunan isimlerden biri Amerikalı astrofizikçi Lyman Spitzer'dı. Spitzer, 1946'da yazdığı “Dünya dışındaki bir gözlemevinin astronomik üstünlükleri” başlıklı çalışmasında atmosferin dışındaki bir teleskobun avantajlarını anlattı ve kariyerini bu fikri hayata geçirmeye adadı. NASA'nın ilk astronomi bölüm başkanı Nancy Grace Roman da projenin bilimsel değerini anlatan konferansları ve Kongre'ye sunduğu görüşlerle tanındı; bu yüzden “Hubble'ın annesi” diye anılır.

Teleskobun ana aynasının cilalanması 1981 sonunda tamamlandı. Ayna, 65 nanometre kalınlığında alüminyum bir yansıtıcı katman ve onu koruyan 25 nanometrelik magnezyum florür kaplamayla örtüldü. ESA, geliştirme sürecine bütçe, ilk kuşak aygıtlardan biri ve güneş hücreleriyle katkı verdi; karşılığında Avrupalı gökbilimcilere gözlem zamanının yüzde 15'i güvence altına alındı.

Hubble, 24 Nisan 1990'da STS-31 göreviyle Kennedy Uzay Merkezi'nden fırlatıldı ve ertesi gün yörüngeye bırakıldı.

Teleskobun yapısı

Hubble, Ritchey–Chrétien türü bir yansıtıcı teleskoptur: ışık önce 2,4 metre çaplı ana aynaya, oradan 0,3 metrelik ikincil aynaya yansır ve aygıtlara yönlendirilir. Teleskobun uzunluğu 13,2 metre, en geniş yerindeki çapı yaklaşık 4,2 metredir. NASA'ya göre fırlatıldığında yaklaşık 10.800 kilogram olan kütlesi, onarım görevlerinde eklenen donanımlarla yaklaşık 12.200 kilograma çıktı.

• Yörünge: Yaklaşık 480 kilometre yükseklikte, ekvatora 28,5 derece eğimli.
• Tur süresi: Yaklaşık 95 dakika; günde yaklaşık 15 tur.
• Hız: Yaklaşık 27.000 km/sa.
• Dalga boyu aralığı: 115 ile 2.500 nanometre arası (morötesi, görünür ışık ve yakın kızılötesi).

Teleskobun hedefe kilitlenme hassasiyeti çok yüksektir. NASA'nın benzetmesiyle Hubble, 24 saat boyunca 1,6 kilometre (bir mil) uzaktaki bir insan saçına lazer tutabilecek kadar kararlı biçimde yönlenebilir. Bu kararlılığı jiroskoplar, tepki tekerleri ve ince kılavuz algılayıcıları sağlar.

Ayna hatası ve büyük onarım

Hubble'ın ilk görüntüleri büyük bir hayal kırıklığı yarattı: yıldızlar keskin noktalar yerine bulanık lekeler olarak görünüyordu. Sorunun kaynağı ana aynanın küresel sapma denen bir kusurla üretilmiş olmasıydı. Aynanın dış kenarı yaklaşık 2.200 nanometre, yani bir milimetrenin yaklaşık 450'de biri kadar fazla düz cilalanmıştı. Hata, cilalama sırasında aynanın biçimini denetleyen test aygıtındaki bir merceğin 1,3 milimetre yanlış yere yerleştirilmesinden kaynaklanıyordu. Ayna, yanlış biçime son derece hassas biçimde cilalanmıştı.

Çözüm, teleskobun gözlüğe kavuşturulması oldu. Aralık 1993'teki ilk onarım görevinde (STS-61) astronotlar, hatayı telafi eden COSTAR adlı düzeltici optik sistemini taktı ve ana kamerayı kendi düzeltici optiğine sahip WFPC2 ile değiştirdi. Sonuç çarpıcıydı: görüntüler beklenen keskinliğe ulaştı. Sonradan takılan bütün aygıtlar düzeltmeyi kendi içinde taşıdığı için COSTAR, 2009'daki son onarım görevinde söküldü ve bugün Ulusal Hava ve Uzay Müzesi'nde sergileniyor.

Beş onarım görevi

Hubble, uzayda astronotlar tarafından bakımı yapılabilecek biçimde tasarlandı. 1993 ile 2009 arasında uzay mekikleriyle beş onarım görevi yapıldı:

1999'daki görevde takılan yeni bilgisayar, eskisinden 20 kat hızlı ve 6 kat fazla belleğe sahipti. 2009'da Atlantis mekiğiyle yapılan son görevde teleskoba, gelecekte bir aracın onu yakalayıp atmosfere yönlendirebilmesi için Yumuşak Yakalama ve Buluşma Sistemi de eklendi.

Bugünkü aygıtlar

• WFC3 (Geniş Alan Kamerası 3): 2009'dan beri çalışan ana görüntüleme kamerası.
• ACS (Gelişmiş Gözlem Kamerası): 2002'den beri görevde.
• COS (Kozmik Kökenler Tayfçekeri): Morötesi tayf ölçümleri için, 2009'dan beri.
• STIS (Uzay Teleskobu Görüntüleme Tayfçekeri): 1997'de takıldı; 2004–2009 arasında arızalıydı, son onarım göreviyle yeniden çalıştırıldı.
• FGS (İnce Kılavuz Algılayıcıları): Teleskobun yönlenmesini sağlar, aynı zamanda yıldız konumlarını hassas ölçer.

NICMOS adlı kızılötesi aygıt 2008'den beri uyku kipindedir.

Başlıca keşifler

Evrenin genişleme hızı

Hubble'ın kuruluş amaçlarından biri, evrenin genişleme hızını gösteren Hubble sabitini duyarlı biçimde ölçmekti. Teleskobun bu amaçla yürütülen Kilit Proje gözlemleri, sabitin değerini önceki tahminlere göre çok daha duyarlı biçimde belirledi. 1998'de uzak süpernovaların gözlemleri ise evrenin genişlemesinin hızlandığını gösterdi; Hubble bu gözlemlere katkı veren araçlardan biriydi. Bu hızlanmanın nedeni bugün karanlık enerji adıyla anılıyor.

Derin alanlar

1995 Aralık'ında Hubble, Büyükayı takımyıldızında, gökyüzünün yaklaşık 24 milyonda biri kadar küçük bir bölgeye on gün boyunca baktı. Bölge, ön planda az sayıda yıldız bulunduğu için seçilmişti. 342 ayrı pozdan oluşan Hubble Derin Alanı görüntüsünde yaklaşık 3.000 galaksi ortaya çıktı. Gözlem, Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nün o zamanki yöneticisi Robert Williams'ın kendi takdirine bıraktığı gözlem zamanıyla yapılmıştı. 2004'teki Ultra Derin Alan yaklaşık 10.000 galaksi gösterdi; 2012'deki eXtreme Derin Alan ise Büyük Patlama'dan sonraki ilk 500 milyon yıl içinde oluştuğu düşünülen galaksileri yakaladı.

Diğer katkılar

• 1994'te Shoemaker-Levy 9 kuyruklu yıldızının parçalarının Jüpiter'e çarpışını görüntüledi.
• Galaksilerin merkezlerinde süper kütleli kara deliklerin varlığına güçlü kanıtlar sağladı.
• Ötegezegenlerin atmosferlerini tayf ölçümüyle inceledi.

Teleskop nasıl işletiliyor?

Hubble'ın bilimsel işletmesini Baltimore'daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI) yürütür; uçuş operasyonları NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi'ndeki kontrol merkezinden günün 24 saati izlenir. Gözlem verileri, genellikle gözlemi öneren araştırmacılara tanınan on iki aylık özel kullanım süresinin ardından enstitünün Mikulski Uzay Teleskopları Arşivi (MAST) üzerinden herkese açılır.

Gözlemleri bazı kısıtlar etkiler. Teleskop, aygıtlarını korumak için Güneş'e yaklaşık 50 dereceden daha yakın bölgelere bakmaz. Radyasyonun yüksek olduğu Güney Atlantik Anomalisi'nin üzerinden geçerken gözlem yapılamaz. Hedeflerin çoğu her turun yarısına yakın bir bölümünde Dünya'nın arkasında kalır.

Jiroskoplar ve geleceği

Hubble'ın yönlenmesi altı jiroskoba dayanır. Normal işletmede üç jiroskop kullanılır, ama yazılım güncellemeleriyle daha az jiroskopla da çalışabilecek kipler geliştirildi. Eski tip jiroskoplarda, motoru besleyen tellerin korozyona uğraması arızalara yol açtı; 2009'da takılan yeni tip jiroskoplar daha dayanıklı çıktı, ama zamanla bunlarda da sorunlar görüldü. NASA, 2024'te teleskobu tek jiroskopla çalışma kipine geçirerek bilimsel gözlemleri yeniden başlattı. Bu kip, gökyüzünde aynı anda gözlenebilecek bölgeleri kısıtlıyor.

Hubble atmosferin en üst katmanlarındaki sürtünme yüzünden yavaş yavaş irtifa kaybediyor. Güneş etkinliğine bağlı tahminler, teleskobun kendiliğinden atmosfere girişinin 2028 ile 2040 arasında olabileceğini gösteriyor. NASA ve SpaceX, Eylül 2022'de teleskobun bir Crew Dragon göreviyle yükseltilip yükseltilemeyeceğini incelemek için anlaşma imzaladı; ancak NASA, Haziran 2024'te teleskoba zarar verme riski nedeniyle özel bir bakım görevini reddetti.

Hubble'ın ardılı sayılan James Webb Uzay Teleskobu ağırlıkla kızılötesinde gözlem yaparken Hubble'ın morötesi ve görünür ışık gözlemleri sürüyor. Webb hakkında ayrıntılı bilgi “James Webb Uzay Teleskobu” sayfamızda.

Kısaca

• Hubble, NASA ile ESA'nın ortak uzay teleskobudur; 24 Nisan 1990'da Discovery mekiğiyle fırlatıldı.
• 2,4 metrelik ana aynası morötesinden yakın kızılötesine kadar gözlem yapar.
• İlk yıllardaki ayna hatası 1993'teki onarım göreviyle giderildi; toplam beş onarım görevi yapıldı.
• Evrenin genişleme hızının ölçülmesine, hızlanan genişlemenin keşfine ve derin alan görüntülerine imza attı.
• 1,7 milyonu aşkın gözlem yaptı; verilerine dayanan makale sayısı 23 bini geçti.
• 2024'ten beri tek jiroskopla çalışıyor; atmosfere girişinin 2028–2040 arasında olacağı tahmin ediliyor.