Kızılötesi astronomi

Kızılötesi astronomi, gök cisimlerini insan gözünün göremediği, kırmızı ışığın ötesindeki kızılötesi dalga boylarında inceleyen gökbilim koludur. Toz bulutlarının içini ve evrenin en uzak, en soğuk cisimlerini görmenin başlıca yoludur.

Nasıl işler?

Her cisim sıcaklığına göre ışıma yapar. Güneş gibi sıcak yıldızlar görünür ışıkta parlar; birkaç yüz kelvin sıcaklığındaki gezegenler, genç yıldızları saran toz ve soğuk gaz ise en çok kızılötesinde ışır. Ayrıca uzun dalga boylu ışık, toz tanecikleri tarafından görünür ışık kadar engellenmez. Bu yüzden kızılötesi gözlem, Samanyolu'nun merkezini ve yıldız doğum bölgelerini örten tozun içinden geçip bakabilir.

İkinci neden kozmolojiktir. Evren genişledikçe uzak galaksilerden gelen ışığın dalga boyu uzar (kırmızıya kayma). Evrenin ilk dönemlerinde yayılan görünür ve morötesi ışık, bize ulaştığında kızılötesine kaymıştır. En eski galaksileri görmek için kızılötesi gerekir.

Ancak iki büyük zorluk vardır. Atmosferdeki su buharı ve karbondioksit kızılötesinin büyük kısmını soğurur; bu yüzden gözlemler çok yüksek ve kuru yerlerde, uçaklarda, balonlarda ya da uzayda yapılır. İkincisi, teleskopun kendisi de ısı yaydığı için sıcak bir alet kendi ışımasıyla gökyüzünü bastırır. Dedektörler ve çoğu zaman bütün teleskop çok düşük sıcaklıklara kadar soğutulur.

Örnekler

• James Webb Uzay Teleskobu, 25 Aralık 2021'de fırlatıldı ve Dünya'dan yaklaşık 1,5 milyon kilometre uzaktaki Güneş-Dünya L2 noktasında çalışır. Güneş kalkanı sayesinde teleskop 50 kelvinin (yaklaşık -223 °C) altına kadar soğur. Evrenin ilk yüz milyonlarca yıl içindeki galaksilerini ve ötegezegen atmosferlerini inceler.
• Spitzer Uzay Teleskobu, 2003'ten 2020'ye kadar çalıştı; 2005'te ötegezegenlerden gelen ışığı doğrudan yakalayan ilk teleskoplardan biri oldu.
• Herschel Uzay Gözlemevi 2009-2013 arasında uzak kızılötesinde yıldız oluşumunu inceledi.
• IRAS, 1983'te tüm gökyüzünü kızılötesinde tarayan ilk uzay teleskobuydu.
• Hubble'ın yakın kızılötesi kamerası da önemli keşifler yaptı.

Tarihçe

Kızılötesi ışığı 1800'de William Herschel buldu. Bir prizmayla Güneş ışığını dağıttı ve kırmızı ucun ötesine koyduğu termometrenin ısındığını gördü. Bir ışık türünün gözle görülmediğini ilk kez böyle gösterdi. Güneş ve Ay dışındaki gök cisimlerinin kızılötesinde kesin olarak saptanması ise 20. yüzyılın başında oldu; dedektörlerin gelişmesiyle 1950'lerden sonra keşifler hızlandı.

Neden önemli?

Kızılötesi astronomi bize üç şey kazandırır: tozlu bölgelerin içindeki yıldız doğumunu, evrenin en erken galaksilerini ve ötegezegenlerin atmosferindeki su, metan, karbondioksit gibi molekülleri. Kahverengi cüceler gibi çok soğuk ve sönük yıldız benzeri cisimler de çoğunlukla kızılötesi gözlemlerle bulunur.

Kızılötesinin alt bölgeleri

Kızılötesi tek bir bant değildir. Yakın kızılötesi, görünür ışığa yakın olduğundan yer teleskoplarıyla da gözlenebilir. Orta kızılötesi, ısınmış toz ve gezegen oluşum disklerini gösterir. Uzak kızılötesi ise çok soğuk, birkaç on kelvin sıcaklıktaki tozu ve gazı ortaya çıkarır; bu dalga boylarına yeryüzünden neredeyse hiç erişilemez. Her bölge farklı bir kozmik olayı aydınlatır. Birlikte kullanıldığında, aynı bulutsunun yıldız doğum sürecinin farklı evrelerini bir bütün olarak resmetmek mümkün olur. İnsan gözü bu bantları görmediği için kızılötesi görüntüler, sahte renklerle gösterilir. Gökbilimciler bu yüzden aynı bölgeyi hem görünür hem kızılötesi ışıkla gözlemleyip iki görüntüyü yan yana koyar; toz bulutunun ardındaki gizli yıldızlar ancak böyle fark edilir.

İlgili terimler

• James Webb Uzay Teleskobu
• Kırmızıya kayma
• Uzay teleskobu
• Kahverengi cüce
• Tayfölçüm (spektroskopi)