Hubble Space Telescope Discoveries (NASA): ilk 20 yılın keşifleri ve özeti

Hubble Space Telescope Discoveries (Hubble Uzay Teleskobunun Keşifleri), Aralık 2012'de yayımlanan ücretsiz bir NASA e-kitabıdır. Kitabı Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI) hazırladı ve HubbleSite ile WebbTelescope adlarıyla yayımladı. Tek bir yazarı yoktur. Hazırlık ekibi Christine Klicka Godfrey, Tracy Vogel ve Greg Bacon'dan oluşur; bilim danışmanları gökbilimciler Mario Livio ile Frank Summers'tır. Kitap etkileşimli bir e-kitap olarak tasarlandı: videolar, görüntü galerileri ve dokunarak kullanılan şemalarla. Bugün NASA'nın Hubble sitesinde bulunan 115 sayfalık PDF, kitabın 1.4 sürümüdür.

Kitap ne anlatıyor?

NASA'nın tanıtımına göre kitap, karanlık enerjiden çarpışan galaksilere kadar Hubble Uzay Teleskobu'nun ilk yirmi yılının bilimsel atılımlarını anlatır. Kitabın bir yarısı bilimdir: kozmoloji, galaksiler ve gezegen bilimi üç ayrı bölümde ele alınır. Öbür yarısı teleskobun kendisini anlatır: nasıl çalıştığı, nasıl doğduğu, ilk yıllarda başına gelen sorunlar ve astronotların bakım görevleri. Kitap Hubble'ın halefi James Webb Uzay Teleskobu'nun tanıtımıyla biter.

Kitabın ayırt edici yanı, keşifleri onları yapan insanların ağzından da dinletmesidir. Giriş bölümündeki videolarda astronot John Grunsfeld ile Laura Ferrarese, Monica Tosi, Bob O'Dell, Dave Leckrone ve Sandra Faber gibi bilim insanları en sevdikleri Hubble keşfini anlatır. Metin sade bir dille yazılmıştır. Kozmolojiyi, duvarların içindeki elektrik tesisatını yalnızca prizlere ve düğmelere bakarak çözmeye çalışmaya benzetir; sefeid yıldızlarıyla uzaklık ölçmeyi de karanlık bir yolda bir arabanın uzaklığını farlarının parlaklığından tahmin etmeye.

Kitabın özeti

Bu bölüm kitabın sonunu da anlatır.

Kozmoloji: Bölüm, Hubble Derin Alan'ın öyküsüyle açılır. Gökbilimciler boş görünen bir gökyüzü parçasına on gün boyunca baktı ve yaklaşık 3 bin galaksi buldu. Ardından evrenin yaşı gelir. Hubble'dan önce bu yaş 10 ile 20 milyar yıl arasında tahmin ediliyordu. Sefeid değişen yıldızlarıyla yapılan ölçümler, başka gözlemevlerinin verileriyle birlikte, bu aralığı kitabın yazıldığı dönemde 13,7 milyar yıla daralttı. Bölüm, parlak galaksi merkezlerinin süper kütleli kara deliklerle beslendiğini ve evrenin genişlemesinin hızlandığının Tip Ia süpernovalarla keşfedildiğini anlatarak biter.

Galaksiler: Gama ışını patlamalarının öyküsü, 1960'larda nükleer denemeleri izlemek için fırlatılan Amerikan uydularının bu patlamaları tesadüfen yakalamasıyla başlar. Ardından galaksilerin çarpışıp birleşerek büyüdüğü anlatılır: Andromeda'nın halesinde yaşları çok farklı 300 bin yıldız ve Samanyolu ile Andromeda'nın yaklaşık 4 milyar yıl sonraki çarpışması. Bölüm ölen yıldızlarla, yani gezegenimsi bulutsularla, Süpernova 1987A ve patlamaya aday Eta Carinae ile kapanır.

Gezegen bilimi: Bu bölümde genç yıldızlardan fırlayan jetler ve gezegen öncesi diskler anlatılır. Ardından ötegezegenlerin atmosferlerinde sodyum, karbon, oksijen ve metan bulunması ve Fomalhaut b'nin görünür ışıktaki ilk gezegen fotoğrafı olarak sunulması gelir. Gezegen bulma yöntemleri kısa videolarla tanıtılır. Bölüm, 1994'te Jüpiter'e çarpan Shoemaker-Levy 9 ile 2009'daki ikinci çarpmayla biter.

Uzay teleskobu: Son bölüm teleskobun öyküsüdür. Fikir 1923'te Hermann Oberth'e, ciddi öneri 1946'da Lyman Spitzer'e dayanır. Proje 1969'da onaylandı, Challenger kazası yüzünden ertelendi ve 1990'da fırlatıldı. Ardından aynadaki hata, Aralık 1993'teki onarım ve sonraki bakım görevleri anlatılır. 2009'daki son görevde astronotlar iki bozuk aleti yörüngede onardı, yeni kamera WFC3'ü ve tayfçeker COS'u taktı. Böylece teleskop beş çalışan aletle gözlemlerine devam edebildi. Kitap, Hubble'ın bir gün atmosfere düşürüleceğini ve yerini Webb'e bırakacağını söyleyerek biter.

Kitabı kimler hazırladı, hangi dönemde yazıldı?

Kitabı hazırlayan ekip, STScI'nın halkla iletişim bölümündendir. 2010 yapımı IMAX belgeseli Hubble 3D'nin yazarları arasında da bilim danışmanı Frank Summers'ın adı geçer. Kitap 2012'de, son bakım görevinden üç yıl sonra çıktı. Hubble o sırada yeni kamerası WFC3 ve tayfçekeri COS ile en güçlü dönemini yaşıyordu. Webb ise henüz yapım aşamasındaydı.

Bu dönem kitapta açıkça görülür. Kitap Webb'in 2018'de fırlatılmasının planlandığını yazar. Ötegezegenlerden "yüzlerce" diye söz eder. Evrenin hızlanarak genişlemesini bulan ekiplerin 2011 Nobel Fizik Ödülü'nü de daha yeni almış oldukları bir dönemde yazılmıştır.

Kitaptaki bilim: bugün ne biliyoruz?

Kitaptaki bilgilerin çoğu bugün de geçerlidir, ama on yılı aşkın sürede bazı noktalar değişti. İlki evrenin yaşı. Kitap 13,7 milyar yıl der; NASA'nın 2025 tarihli Reshaping Our Cosmic View kitabı ise genişleme hızının daha hassas ölçümüne dayanarak 13,8 milyar yıl verir. Fark küçüktür, ama ölçümlerin nasıl inceldiğini gösterir. Aynı ölçümler bugün yakın evrenden bulunan genişleme hızıyla erken evrenden hesaplanan değerin örtüşmediğini de ortaya koydu. Ayrıntısı Hubble gerilimi sayfamızda.

İkinci değişiklik Fomalhaut b'dir. Kitap onu Jüpiter'in yaklaşık üç katı büyüklüğünde, görünür ışıkta fotoğraflanmış ilk ötegezegen olarak sunar. Sonraki yıllarda cisim soluklaştı ve 2020'de neredeyse kayboldu. Bugün iki cismin çarpışmasından doğan, genişleyen bir toz bulutu olduğu düşünülüyor. Bu, bilimin yeni veriyle kendini düzeltmesinin iyi bir örneğidir. Kitaptaki "yüzlerce ötegezegen" de bugün 5 bini aşkın doğrulanmış gezegene ulaştı. Ayrıntısı ötegezegenler sayfamızda.

Üçüncü güncelleme Webb'le ilgilidir. Kitabın 2018 diye verdiği fırlatma birkaç kez ertelendi; James Webb Uzay Teleskobu 25 Aralık 2021'de fırlatıldı. Kitabın Webb için verdiği temel bilgiler ise geçerliliğini koruyor: 18 altıgen berilyum parçadan oluşan 6,5 metrelik ayna, tenis kortu büyüklüğünde güneş kalkanı ve kızılötesi ışıkta gözlem. Kitap Webb'in Hubble'ın yerini alacağını yazar; oysa iki teleskop bugün birlikte çalışıyor.

Andromeda bölümü ise bugün de geçerliliğini koruyan bir öngörü içerir. Gökbilimciler Andromeda'nın yan yönlü hareketini beş-yedi yıl arayla çekilen Hubble görüntüleriyle ölçtü ve iki galaksinin yaklaşık 4 milyar yıl sonra çarpışacağı sonucuna vardı. NASA'nın 2025 kitabı da aynı süreyi verir. Kitap, yıldızlar arasındaki uzaklıklar çok büyük olduğu için çarpışmada yıldızların birbirine pek çarpmayacağını, Güneş'in galaksinin başka bir bölgesine savrulabileceğini, ama Dünya'nın bundan etkilenmeyeceğini anlatır. Ayrıntısı Andromeda galaksisi sayfamızda.

Aynanın öyküsü de bilim açısından öğreticidir. Hubble, ışığı önce büyük ana aynada, sonra küçük ikincil aynada toplayıp ana aynanın ortasındaki delikten aletlere yollayan Cassegrain türü bir yansıtıcı teleskoptur. Kitabın anlattığına göre ana ayna çok küçük bir biçim hatasıyla, kenarları ve ortası farklı noktalara odaklanacak biçimde cilalanmıştı. Bu hataya küresel sapma denir. Gökbilimciler bu sorunu Galileo'dan beri tanıyordu; ama ayna yörüngede değiştirilemeyeceği için ışığı küçük düzeltici aynalarla yeniden yönlendiren bir çözüm bulundu.

Teleskobun öyküsü bölümü de güncel tartışmalara ışık tutar. Kitap, son bakım görevinde Hubble'a bir gün robotik bir aracın tutunabilmesi için bir yakalama düzeneği takıldığını ve teleskobun ömrünün sonunda okyanusa düşürüleceğini anlatır. Teleskobun geleceğine dair yeni seçenekler, sitemizdeki NASA'nın Hubble için şirketlerin kapısını çalması haberinde ele alınıyor. Teleskobun tasarımını ve tarihini daha ayrıntılı anlatan bir kaynak isteyenler Not Yet Imagined'a bakabilir.

Etkisi ve ödülleri

Kitap bir eğitim yayınıdır. NASA'nın sayfasında aldığı bir ödülden söz edilmez. Asıl önemi, Hubble'ın ilk yirmi yılını hem bilim hem de mühendislik açısından tek bir ciltte toplamasıdır. NASA kitabı 2024'te yeni Hubble sitesine taşıyarak erişime açık tuttu. Bilim insanlarının kendi anlatımlarını video olarak içermesi, kitabı bugün de değerli bir belge kılar.

Uyarlamaları

Kitabın bir film ya da dizi uyarlaması yok. Kitapta anlatılan bakım görevlerini, özellikle 2009'daki son görevi büyük perdede görmek isteyenler için en iyi eşlik Hubble 3D belgeselidir.

Kimlere uygun, nereden başlanır?

Kitap, Hubble'ın hem ne bulduğunu hem de nasıl çalıştığını merak edenlere uygundur. Mühendisliğe ilgi duyan okurlar için teleskobun öyküsünü anlatan son bölüm özellikle doyurucudur. Aynadaki hatanın nasıl fark edildiği ve onarıldığı, ders kitaplarında az bulunan bir açıklıkla anlatılır. Dili İngilizcedir, Türkçe çevirisi yoktur. PDF 170 MB'ı aşar ve özgün etkileşimli öğeler PDF'te yalnızca durağan görüntü olarak görünür.

Okumaya teleskobun öyküsünü anlatan son bölümden başlamak, bilim bölümlerini daha anlamlı kılar. Ardından kozmoloji bölümüne geçebilirsiniz. Kitabın 2012'de yazıldığını unutmayın: güncel sayılar için Reshaping Our Cosmic View'a, Hubble'ın 25. yıl görüntüleri için Hubble 25'e geçebilirsiniz. Teleskobun tarihini ilk kuşak fikirlerden başlatmak isteyenler sitemizdeki Lyman Spitzer, Hermann Oberth ve Edwin Hubble sayfalarına da bakabilir.