WMAP

WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası), NASA'nın 2001-2010 yılları arasında çalışan ve Büyük Patlama'dan kalan ışınım olan kozmik mikrodalga arka planındaki küçük sıcaklık farklarını ölçen uzay aracıdır. Görevi Johns Hopkins Üniversitesi'nden Charles L. Bennett yönetti; araç NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi ile Princeton Üniversitesi'nin ortaklığıyla geliştirildi. 30 Haziran 2001'de Florida'dan fırlatılan araç ilk adıyla MAP olarak biliniyordu. 2003'te, görevin bilim ekibinde yer alan ve 2002'de ölen kozmolog David Todd Wilkinson'ın onuruna WMAP adını aldı. Ölçümleri, bugün kozmolojinin standart modeli kabul edilen Lambda-CDM modelinin yerleşmesinde kilit rol oynadı.

Görevin amacı

Kozmik mikrodalga arka plan, evren yaklaşık 380 bin yaşındayken serbest kalan ışığın bugün mikrodalga boyuna uzamış hâlidir. Bu ışınım gökyüzünün her yönünde neredeyse aynı sıcaklıktadır; ortalama değer yaklaşık 2,7 kelvindir. Ancak yön yöne yüz binde birkaç düzeyinde küçük farklar, yani anizotropiler vardır. WMAP'in amacı bu farkları tüm gökyüzünde haritalamak ve onlardan evrenin geometrisini, içeriğini ve gelişimini çıkarmaktı. Böylece hem Büyük Patlama modeli hem de kozmik şişme kuramı sınanabilecekti.

WMAP, bu dalgalanmaları büyük ölçekte ilk kez saptayan NASA'nın COBE uydusunun ardılıydı. COBE'den 45 kat daha duyarlıydı ve 33 kat daha keskin açısal çözünürlüğe sahipti. Araç, NASA'nın Explorer programındaki orta sınıf görevlerden biriydi.

Uzay aracı ve araçları

Fırlatma kütlesi 840 kilogram olan WMAP, sırt sırta bakan iki çanak teleskop taşıyordu. Her biri yaklaşık 1,4 × 1,6 metre boyutundaki bu birincil aynalar, gökyüzünün iki farklı noktasından gelen sinyali aynı anda topluyordu. Alıcılar bu iki yön arasındaki sıcaklık farkını ölçüyordu; bu "fark alma" yöntemi aletten kaynaklanan hataları büyük ölçüde siliyordu.

• Gözlem bantları: 23 ile 94 GHz arasında beş frekans bandı
• Çözünürlük: Tüm gökyüzü haritasında yaklaşık 13 yay dakikası
• Soğutma: Pasif radyatörlerle yaklaşık 90 kelvin
• Güç: Aracın tabanındaki 5 metre çaplı güneş paneli dizisi

Beş ayrı frekansta gözlem yapmak, Samanyolu'ndaki toz ve sıcak gazdan gelen ön plan ışımasını ayıklamak için gerekliydi. Güneş paneli dizisi aynı zamanda bir gölgelik görevi görerek aletleri Güneş'ten koruyordu.

Aracın Dünya'dan yaklaşık 1,5 milyon kilometre uzaktaki L2 noktasına yerleştirilmesi de bilinçli bir seçimdi. Burada sıcaklık kararlı kalıyor, Güneş'ten, Dünya'dan ve Ay'dan gelen parazit ışınım en aza iniyordu. WMAP, L2 çevresinde altı aylık bir Lissajous yörüngesinde dolaşırken kendi ekseni çevresinde yaklaşık iki dakikada bir dönüyordu. Bu tarama düzeni sayesinde Güneş'e hiç bakmadan her altı ayda bir tüm gökyüzünü kapsayabiliyordu.

Yolculuk ve önemli anlar

• 30 Haziran 2001: Cape Canaveral'dan Delta II roketiyle fırlatıldı.
• 30 Temmuz 2001: Ay'ın yakınından geçerek kütleçekiminden destek aldı.
• 1 Ekim 2001: Güneş-Dünya L2 Lagrange noktasına ulaştı; burada konuşlanan ilk kozmik arka plan görevi oldu.
• Nisan 2002: İlk tam gökyüzü taraması tamamlandı.
• 11 Şubat 2003: İlk yılın sonuçları yayımlandı.
• Mart 2006: Üç yıllık veriler yayımlandı.
• 19 Ağustos 2010: Bilimsel gözlemler sona erdi.
• Ekim 2010: Araç Güneş çevresindeki bir mezarlık yörüngesine gönderildi.
• Aralık 2012: Dokuz yıllık son veri seti yayımlandı.

Bilimsel sonuçlar

WMAP'in dokuz yıllık verileri, evrenin yaşını 13,772 ± 0,059 milyar yıl olarak verdi; bu, yüzde birden daha iyi bir hassasiyettir. Ölçümler, evrenin bugünkü içeriğinin büyük bölümünün bilmediğimiz bileşenlerden oluştuğunu gösterdi: Lambda-CDM modeline göre yaklaşık yüzde 4,6 sıradan madde, yüzde 24 karanlık madde ve yüzde 71 karanlık enerji. Uzayın geometrisinin düz olduğu da yüksek hassasiyetle doğrulandı. Bu düzlük ölçümü, kozmik şişme fikrini destekleyen kanıtlardan biri olarak görülüyor. Ölçülen genişleme hızı ise megaparsek başına saniyede yaklaşık 69 kilometreydi.

Verileri göster

Karanlık enerji	71.4
Karanlık madde	24
Sıradan madde	4.6

WMAP ayrıca evrenin erken bir dönemde yeniden iyonlaştığını saptadı ve 2008'de kozmik nötrino arka planının varlığına işaret eden veriler sundu. Görev, Science dergisi tarafından 2003'ün bilimsel atılımı seçildi. Ardılı ESA'nın Planck uydusu, 2009-2013 arasında dokuz frekans bandında daha yüksek çözünürlük ve duyarlılıkla ölçüm yaptı ve WMAP'in çizdiği tabloyu inceltti.

Bilmeye değer

• Başlangıçta yalnızca iki yıllık gözlem planlanmıştı; uzatmalarla görev dokuz yıla çıktı.
• Dokuz yıllık haritada gökyüzü 3.145.728 piksele bölünmüştür.
• Haritadaki oval biçim, gökyüzü küresinin Mollweide izdüşümüyle düzleme açılmasından kaynaklanır.
• Bennett, Lyman Page ve David Spergel, WMAP çalışmaları nedeniyle 2010 Shaw Astronomi Ödülü'nü paylaştı.
• Bilim ekibi 2012'de Gruber Kozmoloji Ödülü'nü, 2018'de Temel Fizikte Breakthrough Ödülü'nü aldı.
• Haritadaki büyük "soğuk nokta" gibi bazı istatistiksel tuhaflıklar hâlâ araştırılıyor.