Bilim insanları, evrenin ilk dönemlerinden kalan son derece zayıf radyo sinyallerini yakalamak için Ay’ın uzak yüzü çevresinde görev yapacak yeni bir uydu geliştiriyor. CosmoCube adı verilen küçük uydu, Ay yörüngesinde Dünya ile doğrudan bağlantısının kesildiği bölgelerde düşük frekanslı radyo dalgalarını ölçecek. Görevin bilimsel tasarımını ayrıntılandıran çalışma 14 Ağustos 2026’da Nature Astronomy dergisinde yayımlandı.

Araştırmanın merkezinde nötr hidrojen atomlarının oluşturduğu ve “21 santimetre çizgisi” olarak bilinen radyo sinyali bulunuyor. Bu sinyal, ilk yıldızların ve galaksilerin henüz oluşmadığı erken evren hakkında doğrudan bilgi taşıyabilecek kaynaklardan biri olarak değerlendiriliyor. Ancak Dünya’daki radyo yayınları ve atmosferik etkiler, bu kadar zayıf bir sinyalin yüzeyden ölçülmesini zorlaştırıyor.

Ay’ın Uzak Yüzü Neden Kullanılacak?

Ay’ın uzak yüzü, Dünya’dan yayılan radyo sinyallerine karşı doğal bir kalkan görevi görüyor. Ay’ın bu bölgesi Dünya’ya dönük olmadığı için FM radyo, televizyon yayınları, uydu iletişimi ve diğer insan kaynaklı radyo sinyallerinden büyük ölçüde korunuyor. Bu özellik, erken evrenden gelen düşük frekanslı sinyallerin daha temiz bir ortamda ölçülmesini mümkün hale getirebilir.

CosmoCube, Ay çevresindeki yörüngesinde ilerlerken belirli sürelerde Dünya’nın görüş alanından tamamen çıkacak. Uydu, bilimsel ölçümlerinin önemli bölümünü bu radyo sessizliği sırasında gerçekleştirecek ve daha sonra topladığı verileri Dünya’ya aktaracak. Görev tasarımında Ay’ın kendisi, Dünya kaynaklı parazitleri engelleyen fiziksel bir bariyer olarak kullanılacak.

Halk arasında sık kullanılan “Ay’ın karanlık yüzü” ifadesi ise bilimsel olarak doğru kabul edilmiyor. Ay’ın uzak yüzü de Güneş ışığı alıyor ve diğer bölgeler gibi gündüz-gece döngüsüne sahip bulunuyor. Görev açısından önemli olan karanlık olması değil, Dünya’dan gelen radyo gürültüsüne karşı korunması.

CosmoCube Hangi Sinyali Arayacak?

CosmoCube’un temel hedefi, nötr hidrojen atomlarının oluşturduğu 21 santimetrelik radyo sinyalini tespit etmek. Hidrojen atomundaki proton ve elektronun manyetik yönelimlerinde meydana gelen değişiklik, yaklaşık 21 santimetre dalga boyunda zayıf bir elektromanyetik sinyal oluşturuyor. Astronomlar bu sinyalin evrenin erken dönemlerindeki hidrojen dağılımını incelemek için kullanılabileceğini belirtiyor.

Evren genişlemeye devam ettiği için milyarlarca yıl önce yayılan radyo dalgalarının dalga boyu zaman içinde uzuyor. Bu nedenle kozmik karanlık çağlardan gelen 21 santimetrelik sinyal bugün çok daha düşük frekanslarda gözlemleniyor. CosmoCube’un üzerindeki ölçüm sistemleri de bu düşük frekans aralığını incelemek üzere tasarlanıyor.

21 santimetrelik sinyalin özellikleri, erken evrendeki hidrojenin sıcaklığı ve çevresindeki radyasyon hakkında bilgi taşıyor. Bu nedenle Ay’ın uzak yüzü üzerinden yapılacak ölçümler, yalnızca hidrojenin nerede bulunduğunu değil, erken evrenin fiziksel koşullarının zaman içinde nasıl değiştiğini de ortaya koyabilir.

13,5 Milyar Yıl Öncesine Nasıl Bakılacak?

CosmoCube’un ölçmek istediği sinyaller yaklaşık 13,5 milyar yıl önceki evrene karşılık geliyor. Bu ifade, uydunun fiziksel olarak geçmişe gideceği anlamına gelmiyor. Uzak kaynaklardan gelen ışık ve radyo dalgalarının bize ulaşması milyarlarca yıl sürdüğü için astronomik gözlemler aynı zamanda geçmişe ait bilgileri de taşıyor.

Evren, Büyük Patlama’dan yaklaşık 380 bin yıl sonra yeterince soğudu ve protonlarla elektronlar birleşerek nötr hidrojen atomlarını oluşturdu. Ancak ilk yıldızların ortaya çıkması için yüz milyonlarca yıl daha geçmesi gerekti. Işık üreten yıldızların henüz bulunmadığı bu dönem “kozmik karanlık çağlar” olarak adlandırılıyor.

Ay’ın uzak yüzü çevresinden yapılacak düşük frekanslı radyo ölçümleri, bu dönemdeki hidrojen gazının sıcaklığını ve dağılımını incelemeyi hedefliyor. Böylece ilk yıldızlar ortaya çıkmadan önce evrende hangi fiziksel koşulların bulunduğuna ilişkin daha doğrudan veriler elde edilebilir.

Dünya’dan Aynı Ölçüm Neden Yapılamıyor?

Dünya üzerinde düşük frekanslı radyo astronomisi yapan birçok gözlemevi bulunuyor. Ancak erken evrenden gelen 21 santimetrelik sinyal son derece zayıf olduğu için insan kaynaklı radyo yayınlarının yanında kolayca kaybolabiliyor. FM radyo, televizyon, uydu iletişimi ve diğer kablosuz sistemler, hassas ölçümlerde ciddi parazit oluşturabiliyor.

Dünya’nın iyonosferi de düşük frekanslı radyo dalgalarının ölçümünü etkileyebiliyor. Atmosferin üst katmanındaki yüklü parçacıklar, uzaydan gelen sinyallerin yapısını değiştirebiliyor veya ölçümlerin hassasiyetini azaltabiliyor. Bu nedenle araştırmacılar uzun süredir Ay’ın uzak yüzü bölgesini düşük frekanslı radyo astronomisi için uygun alanlardan biri olarak değerlendiriyor.

CosmoCube, Ay yüzeyine büyük bir radyo teleskobu kurmak yerine bu avantajdan yörüngede yararlanmayı amaçlıyor. Uydu Dünya’dan gizlendiği dönemlerde ölçüm yapacak ve böylece en güçlü insan kaynaklı radyo parazitlerinden fiziksel olarak korunacak.

İlk Yıldızların Oluşumu da İncelenecek

Kozmik karanlık çağlar, evrenin ilk yıldızlarının oluşmasıyla sona ermeye başladı. İlk yıldızların yaydığı enerji çevrelerindeki nötr hidrojeni ısıttı ve zaman içinde iyonlaştırdı. Bu değişimler, 21 santimetrelik hidrojen sinyalinin özelliklerinde de iz bırakmış olmalı.

CosmoCube bu nedenle yalnızca yıldızların bulunmadığı döneme değil, “kozmik şafak” olarak adlandırılan ilk yıldızların oluşum dönemine de odaklanacak. Sinyalin zaman içinde nasıl değiştiğinin belirlenmesi, ilk ışık kaynaklarının ne zaman ortaya çıktığı ve çevrelerindeki maddeyi nasıl etkilediği hakkında bilgi sağlayabilir.

Böylece Ay’ın uzak yüzü çevresindeki gözlemler, kozmik karanlık çağlardan ilk yıldızların ortaya çıkışına kadar uzanan süreci aynı veri seti üzerinden incelemeye imkan verebilir. Bu dönem, günümüzdeki galaksilerin ve büyük ölçekli kozmik yapıların ortaya çıkış sürecinin erken aşamalarını kapsıyor.

Karanlık Madde Hakkında da Bilgi Sağlayabilir

Görevin hedefleri yalnızca ilk yıldızların ne zaman oluştuğunu belirlemekle sınırlı değil. Erken evrendeki nötr hidrojenin sıcaklığı ve dağılımı, karanlık maddenin normal madde üzerindeki etkilerine ilişkin bilgiler de taşıyabilir. Bu nedenle 21 santimetrelik sinyal bazı karanlık madde modellerinin sınanmasında kullanılabilecek bir araç olarak görülüyor.

Karanlık madde doğrudan ışık yaymadığı veya yansıtmadığı için klasik teleskoplarla görüntülenemiyor. Varlığı, galaksilerin hareketleri ve diğer maddeler üzerindeki kütleçekim etkileri üzerinden belirleniyor. Erken evrendeki hidrojenin davranışı ise karanlık maddenin çok daha eski dönemlerdeki etkilerinin incelenmesi için farklı bir veri kaynağı sağlayabilir.

Ay’ın uzak yüzü çevresinden elde edilecek düşük parazitli ölçümlerin bu açıdan daha hassas sonuçlar vermesi bekleniyor. Ancak CosmoCube’un temel bilimsel hedefi öncelikle erken evrenden gelen hidrojen sinyalini güvenilir biçimde ölçmek olacak.

CosmoCube Valiz Büyüklüğünde Tasarlanıyor

CosmoCube, büyük uzay teleskoplarından farklı olarak yaklaşık bir valiz büyüklüğünde tasarlanıyor. Küçük yapısı, uydunun daha düşük maliyetle geliştirilmesini ve başka görevlerle birlikte uzaya gönderilmesini kolaylaştırabilir. Buna rağmen uydu üzerinde düşük frekanslı radyo sinyallerini ölçecek özel anten ve elektronik sistemlerin bulunması planlanıyor.

Görev ekibi, CosmoCube’un Ay yörüngesine ulaştıktan sonra bilimsel ölçümlerini yaklaşık iki yıl boyunca sürdürmesini hedefliyor. Projenin toplam maliyetinin yaklaşık 50 milyon sterlinin altında tutulması planlanırken görev, Birleşik Krallık Uzay Ajansı’ndan da finansman desteği aldı. Mevcut plana göre uydunun yaklaşık beş yıl içinde fırlatılması hedefleniyor.

CosmoCube henüz uzaya gönderilmiş veya aktif biçimde veri toplayan bir uydu değil. Proje bilimsel ve teknik geliştirme aşamasında bulunuyor. Planlanan takvimin uygulanması halinde Ay’ın uzak yüzü, görevin iki yıllık gözlem programının temel çalışma alanı olacak.

Ay’ın Uzak Yüzü Erken Evren İçin Yeni Bir Gözlem Alanı Olabilir

CosmoCube projesi, Dünya’dan doğrudan gözlenmesi zor olan erken evreni incelemek için Ay’ın uzak yüzü çevresindeki radyo sessizliğinden yararlanmayı hedefliyor. Valiz büyüklüğündeki uydu, yaklaşık 13,5 milyar yıl öncesine ait 21 santimetrelik hidrojen sinyalini arayarak kozmik karanlık çağların ve ilk yıldızların oluştuğu dönemin özelliklerini ölçmeye çalışacak.

Görevin başarısı, erken evrenden gelen son derece zayıf sinyalin diğer radyo kaynaklarından yeterince ayrılabilmesine bağlı olacak. Ay’ın Dünya kaynaklı radyo sinyallerini engellemesi, CosmoCube’a bu ölçümler için daha sessiz bir ortam sağlayabilir. Elde edilecek veriler nötr hidrojenin dağılımı, ilk yıldızların ortaya çıkışı ve erken evrenin fiziksel yapısına ilişkin yeni bilgiler sunabilir.

CosmoCube’un planlanan takvim doğrultusunda geliştirilmesi halinde Ay’ın uzak yüzü, düşük frekanslı kozmoloji araştırmalarında yeni bir gözlem alanı haline gelebilir. Görev aynı zamanda gelecekte Ay çevresinde veya yüzeyinde kurulabilecek daha büyük radyo astronomisi projeleri için de teknik ve bilimsel veri sağlayabilir.

Kaynaklar

University of Portsmouth – Tiny satellite will use the dark side of the Moon to eavesdrop on whispers from the early Universe

The Guardian – Scientists hope to shed light on young universe by using far side of the Moon

Popular Science – A suitcase-sized satellite may unlock the secrets of the early universe

Oxford Academic – The spectrometer development of CosmoCube

Derleyen: Gizem Özcan