SÜPER TELESKOBUN YÜKSELIŞI Tasarımı ve inşaatı süren Aşırı Büyük Teleskop’u (Extremely Large Telescope - ELT) ziyaret ediyor ve hazırlıkları gözden geçiriyoruz.
Her zamankinden daha ileri ve daha derine bakmak… Astronomi bilimi, ortaya çıktığından beri bu hedefe doğru ilerliyor.
Gece gökyüzünü gözlemlemek ve dünyamızı çevreleyen evreni her geçen gün daha detaylı araştırmak, bizim Dünya’mıza ulaşan ışıkları ince ince mercek altına alarak evrenin büyük mirasını keşfetmek… İnsanlar yüzyıllardır uzayın derinliklerini daha iyi görmek için, daha güçlü teleskoplar inşa ediyor. Teleskop alanındaki her yeni gelişmede daha geniş ve amacı daha büyük teleskoplar görüyoruz.
Daha fazla detay arayışımızın bizi getirdiği son nokta, Aşırı Büyük Teleskop (Extremely Large Telescope -ELT). Avrupa Güney Gözlemevi (ESO) Konseyi tarafından yönetilen küresel bir girişim olan ELT’nin amacı evrenin daha da derin noktalarını gözlemlemek için, şimdiye kadar üretilmiş olan en büyük yer tabanlı optik – yakınkızılötesi teleskobu inşa etmek. Bu teleskop sayesinde ilk defa ilk galaksilerin ve diğer yıldızların yörüngesinde dolanan uzak gezegenlerin özelliklerini ve fiziklerini araştırma imkânı bulacağız.
Projenin başlangıcı, Avrupalı astronom ve bilim insanlarının evrenin derinliklerini daha detaylı görmek için bir girişim başlatmayı planladıkları 2000 yılına dayanıyor. Kanarya Adaları’nda bulunan Gran Telescopio Canarias veya Şili’de,
ELT’nin kurulacağı konumdan 20 kilometre uzaktaki Çok Büyük Teleskop (Very Large Telescope - VLT) gibi o dönemin en büyük teleskopları evrendeki çok uzak noktaları görebiliyordu, ancak detaylı çalışmalar yapmak için çok yetersizdiler.
ESO Konseyi on yıl boyunca ön hazırlık aşamasında, ELT’yi inşa etmenin ne kadar süreceği ve maliyetinin ne olacağına dair hesaplamalarla uğraştı. Bu süreçte, ESO konseyinin 15-16 üyesi (son katılan ülke, 2010’da Brezilya oldu ancak üyeliği henüz onay aşamasında) 1. aşama planlarını çizmeye başladı. Bunlar ELT’nin her bileşeninin üreticisi için hazırlanacak kontratların araştırma geliştirme planlarından oluşuyordu. 2018’de teleskobun yaklaşık 1,3 milyar dolar olacağı ve “ilk ışığı almaya” 2025’te başlayacağı planlanmıştı.
ELT’nin Astrofizik, Galaksilerarası ortam çalışmaları ve Kozmoloji için Çoklu-cisim Tayfçekeri (MOSAIC) cihazı üzerinde çalışan ve İngiltere’nin ESO konseyindeki temsilcisi, Durham Üniversitesi’nden fizik profesörü Simon Morris’e göre, ilk galaksilerin uzak ışıklarına bakmak çok önemli ve büyük bir proje, bunun için de ELT kadar büyük ve önemli bir teleskop gerekiyor. “Hep galaksilerin nasıl oluştuğunu üzerine çalıştım ve ELT ile yapabileceğimiz en ilgi çekici şeyin bu olduğunu düşünüyorum. Görebileceğimiz en uzak galaksiler bize evrenin nötr halden iyonize hale hangi noktada geçtiğini gösterecek. Bu dönemde oluşan şeyler,
evrenin temel yapısını meydana getiriyor” diyor. “O noktada oluşan bazı galaksileri görebiliyoruz ancak onları detaylı bir şekilde incelemek çok zor. Şu anda kullandığımız teleskoplar onları ancak tespit edebiliyor, spektroskopisini ise zar zor gerçekleştirebiliyor. ELT ile sonunda evrenin derinliklerini daha net olarak inceleyebileceğiz.”
ELT tüm astronomi toplumuna veri sağlayabilme potansiyeline sahip. Şu anda inşa edilmesi planlanan altı cihazla yüzlerce görev gerçekleştirebilecek.
Büyük Patlama’dan sonraki bir milyar yıl içinde ortaya çıkmış olan ışığı görebilme kapasitesine sahip bir teleskop olan ELT, evrende oluşan ilk galaksilere odaklanacak kozmik zaman ölçeğinde nasıl evrim geçirdiklerini ve dönüştüklerini tespit edecek. Erken dönemde ortaya çıkan ve çevresindeki evreni şekillendiren ilk bileşenleri, ilkel yıldızları, gezegenleri ve karadelikleri görebileceğiz.
ELT ile sunulacak olan bir başka imkân ise, bilim insanlarının hayranlıkla gözlemlediği bir başka astronomik gerçeği araştırmak: Güneş Sistemi dışındaki yıldızların çevresinde dolanan gezegenler, yani ötegezegenler. Asırlardır süregelen bir araştırma, Dünya ile ortak özelliklere sahip (ve potansiyel olarak yaşamı destekleme ihtimali bulunan) bir gezegen bulabilme umudu ile ELT’yi çalıştıran astronomlar bu uzaktaki yıldızların çevresinde dolanan gezegenlere odaklanacak, onların yapılarını ve yıldızlarının doğalarını ortaya koymaya çalışacak.
Bu kadar uzak bir noktayı bu kadar detaylı olarak görmemize imkân verecek bir teleskop, ne kadar büyük olmalı? ELT’nin ana aynası 39,3 metre, ikinci aynası 4,2 metre, üçüncü destek aynası ise 3,75 metre genişliğinde olacak. Atmosfer nedeniyle ortaya çıkan bozulmayı gidermek için, adaptif iki ek ayna daha kullanılacak.
ELT bu devasa boyutları ile, Dünya’daki sekiz ile 10 metre büyüklüğündeki tüm teleskopların toplamından fazla ışık toplayabilme imkanına sahip. Biraz daha iyi anlaşılabilmesi için, ELT’nin ışık toplama kapasitesinin insan gözünün 100 milyon katı olduğunu ve insan gözünün fark edebileceği en soluk nesnelerden milyon kere milyon daha soluk nesneleri tespit edebileceğini söyleyelim.
Yüksek Açıcsal Çözünürlüklü Monolitik Optik ve Yakın-Kızılöte Entegre Alan Tayfçekeri (HARMONI) cihazının proje lideri, Oxford Üniversitesinden Profesör Niranjan Thatte, “ELT çok sönük cisimleri, çok daha parlak cisimleri incelediği detayla inceleyebilecek kapasiteye sahip olacak” diyor. “Bir cismin sönük olması onun mutlaka çok uzakta olduğu anlamına gelmiyor. Örneğin, gezegenler yıldızlara göre çok daha sönük görünüyorlar. Fakat çoğu durumda evet, ışığının sönük olması o nesnenin epey uzakta olduğuna işaret ediyor. Işığın bize ulaşması uzun zaman aldığından, Büyük Patlama’dan yaklaşık 1 milyar yıl sonra ortaya çıkmış olan bir ışığı araştırmamıza imkân verecek potansiyele
sahip bir teleskoba ihtiyacımız var. Bu galaksilerin genç hallerini çalışma imkanına sahip olmak, galaksinin yıldızlarının ne zaman ortaya çıktığını ve bu kozmik dönemde uzayın bu bölgelerinin ne gibi özelliklere sahip olduğunu öğrenmemizi sağlayacak.”
İlk başta ayna genişliğinin 100 metre olması planlanan (maliyet aşırı yüksek olacağından bundan vaz geçildi) ELT, Kuzey Şili’de, özel olarak seçilmiş olan bir konumda inşa edilecek. Cerro Armazones dağının seçilmesinin nedeni, yılın büyük kısmında gökyüzünün açık olması nedeniyle gökyüzü gözlemleri için ideal bir nokta oluşturması. Dağdaki inşaat noktasının teleskobun inşası için hazırlanması tamamlandı. 2014 Haziran ayında kontrollü bir patlatma ile milyonlarca kaya dağın doruğundan uzaklaştırıldı. Bu patlama, dağın yüksekliğini 40 metre azalttı. ELT bittiğinde, 3.406 metre rakımda çalışacak.
Teleskobun aynasının boyutu, 2005’te LTE’nin orijinal bütçe içinde kalması için 39,3 metreye indirildi. Burada önemli olan, bu değişikliklerin teleskobun gücünü nasıl etkileyeceği. ELT İngiltere Proje Ofisinin direktörü Colin Cunningham, “ana aynanın boyutunun 42 metreden 39,3 metreye indirilmesi teleskobun hem hassasiyetini hem de açısal çözünürlüğünü azaltıyor. Gözlem sırasında görebileceğimiz detay seviyesi düşüyor” diyor. “Ana aynanın çapı azaldığında, açısal çözünürlük de paralel olarak azalıyor, bu yüzden de bu azalma göreceğimiz detay seviyesi üzerinde çok büyük bir etkiye sahip olmayacak. Ancak, ayna alanının düşmesi, toplanacak foton sayısını azaltacağından, hassasiyeti ciddi ölçüde ekleyecek. Bazı bilimsel çalışmalar için, hassasiyet ayna çapının dördüncü kuvvetiyle veya daha fazlasıyla ifade ediliyor. Bu, örneğin ötegezegenleri direkt olarak gözlemlemenin zor olacağı anlamına geliyor. Ancak, ELT yine de en yakın rakibinden, ABD’de kullanılan Thirty Meter Telescope’dan çok daha hassas olacak.”
Boyuttaki küçülmeye rağmen, ana ayna hala astronomlara evrenin erken dönemlerinde ortaya çıkan ışığı daha önce olmadığı kadar net inceleme imkânı verecek beş aynalı eşsiz bir tasarımın bir parçası. Bu ek aynalar sayesinde astronomlar gökyüzünün devasa genişliğinde, çok daha dar açısal genişliklerde gözlemler gerçekleştirebilecekler.
Morris, “bu yeni yerleşimle gökyüzünü on yay dakikası ölçeğinde (bir derecenin 160’ta birine denk gelen bir ölçü birimi) inceleyebileceğiz. 39,3 metre çapındaki bir teleskop için bu inanılmaz bir görüş alanı” diyor. “Atmosferin bozulma etkisini bir kenara koyarsak, görüntüleri mikro açı saniyesi (bir derecenin 60’ta birinin 60’ta birinin milyonda biri) ölçeğinde inceleyebileceğiz, böylece inanılmaz küçük açılar gözlenebilir olacak.”
“ELT SAYESİNDE UZAYIN DERİNLİKLERİNİ DAHA NET ÇALIŞMA İMKANIMIZ OLACAK”
Simon Morris
Bu teleskopta başarısını kanıtlamış bir başka astronomi teknolojisi, “adaptif optik” de kullanılıyor. Evrende bu kadar derinlere bakınca, bu bakış “atmosferik türbülanstan” etkileniyor. Bu doğal olay, atmosferin yıldızları kısmen örtmesine ve yanıp sönüyor gibi görünmelerine neden oluyor. Bu bozulma, teleskoptaki görüntünün bulanıklaşmasına neden oluyor ve bunu engellemek için önlem alınması gerekiyor.
ELT’nin aynalarından biri saniyenin binde biri kadar bir anda şekil değiştirebilme özelliğine sahip olacak.
Bunu yapabilmek için aynanın bu ölçekte çalışmasını sağlayacak ek aynalara ihtiyacı oluyor. Bu yüzden teleskopta toplam beş ayna kullanılmasına kadar verildi. Bu beş aynadan bir tanesi bulanıklaşmayı temizlemek için yanlara ve ileri geri yatabilir olacak. Bunlara ek olarak ELT’de kullanılacak olan lazer kılavuz sistemi ile gözlem yapılan noktaya lazer ışını gönderilecek. Gözlemlenen her noktada uygun bir yıldız olmayacağından dolayı, bu “yapay yıldızlar” çalışmalar için mükemmel koşulları sağlayacak.
Cunningham, “beş aynalı tasarım sayesinde 2,5 metre çapında devasa, şekil değiştirebilen bir aynayı teleskoba entegre etmek imkânımız oluyor” diyor. “Bu ayna, 5.000’den fazla aktüatör tarafından kontrol edilerek atmosferik bozulmaları ve rüzgâr titremelerini elimine edecek ve teleskobun elde ettiği görüntülerin mümkün olan en net görüntüler olmasını sağlayacak. Kullanılan diğer anahtar teknolojiler arasında 39,3 metre genişliğindeki aynayı oluşturan 768 altıgen aynanın aktif destek sistemi ve sadece gökyüzündeki parlak doğal yıldızların çevresinde değil, her noktada adaptif optik kullanmaya imkân veren lazer kılavuz sistemi bulunuyor.”
ELT sadece eşsiz bir ayna sistemine sahip olmayacak, aynı zamanda evrenin özelliklerini ve fiziğini daha geniş anlamda
çalışabilmek için kullanılacak bir dizi hassas cihaz içerecek. Geniş bir astronomi camiasını destekleyebilmesi gerekiyor, bu yüzden belli bir önem sırasında teleskoba yeni araçlar eklenecek ve özellikleri zaman içinde artacak. Örneğin İngiltere, ELT’nin iki hayati öneme sahip bileşenini üretecek ekibin arasında bulunuyor: MOSAIC çoklu cisim tayfçekeri ve HARMONI görsel/yakınkızılöte tayfçekeri.
HARMONI ELT’ye eklenecek ilk iki cihazdan biri. Teleskobun 2025’te ilk ışığını toplamaya hazır olmasını garanti altına alacak. Fransız ve Hollandalı astronom ve mühendisler tarafından geliştirilen MOSAIC çoklu cisim tayfçekeri ise ELT kadar büyük teleskopta kullanılabilmek için özel olarak tasarlandı. Merkezinde elektromanyetik tayfda bulunan dalga boylarını ayrıştırıp ölçebilen bir tayfçeker bulunuyor. Bu tayfçeker uzaydaki herhangi bir cismin çevresindeki ve cisim tarafından salınan ışığın tayfını alıyor. Aynı prensip MOSAIC’de de kullanılıyor. Bu tayfçeker ise uzaydaki aynı alanın birden fazla kopyasını yaparak farklı bileşenlerini çalışma imkânı veriyor.
MOSAIC üzerinde çalışan İngiliz ekibin bir üyesi olan Morris, “ELT ile geniş bir görüş alanı içerisindeki birden fazla cisme bakabilmek istiyoruz” diyor. “Bunu da adaptif optik ile gerçekleştirmek istiyoruz. Bu yüzden bu iki alanı birbiriyle uyum içinde çalışacak hale getirmemiz gerekiyor. İngiltere bu alanda, çoklu cisim adaptif optik olarak bilinen testlerde öncü konumunda ve testleri Paris’ten bir dizi mühendis ile ortaklaşa gerçekleştirerek, ELT ilk ışığını toplamaya başladığında bu prensiplerin çalışacağından emin olmak istiyoruz.”
ELT, MOSAIC’in yanında bir başka hassas astronomi cihazına daha sahip: HARMONI optik ve yakın-kızılöte tayfçekeri. Bu cihazın tasarımı ve inşasının ihalesi 2015
Eylül ayında İngiltere’ye yaklaşık olarak 62,2 milyon dolara verildi. Proje, Oxford Üniversitesi’nden bir araştırmacı ekibin liderliğinde ilerliyor. Bu yakın-kızılöte tayfçeker, yıldızların yeni moleküllerin ortaya çıktığı soğuk atmosferlerini gözlemlemek için tasarlandı. Astronomlar bu moleküllerin dönüş ve titreşim doğasını çalışarak onları ortaya çıkaran yıldızın yapısı hakkında daha fazla bilgi edinebilecekler.
Thatte, “HARMONI dört metre yüksekliğinde bir kriyojenik cihaz olacak. Bu cihazın her parçasının -153 dereceye kadar soğutulması gerekiyor” diyor. “Bunu yapmamızın nedeni, her ısı miktarının ışınım üretmesi. Bir yakın-kızılöte tayfçekeri en küçük miktarlardaki ışınımı bile tespit edebilir. Bu yüzden her şeyi belli bir dereceye kadar soğutmazsak, bu ışınım paketleri cihazdan elde ettiğimiz değerleri etkileyebilir.”
HARMONI tayfçekerinin ve genel olarak ELT’nin önünde duran bir engel de, teleskobun kurulması için seçilen bölgedeki sismik aktivite. Cerro Paranal’da kurulmuş olan VLT 8,0 şiddetinde bir deprem geçirdi (sismik sınıflandırmada bu en büyük depremlerden biri) ve bu yüzden ELT ve cihazlarının bu tür doğal afetlere karşı dayanıklı olması gerekiyor. Thatte “bu açıdan baktığımızda ELT’nin bir uzay teleskobu ile ortak bir noktası var” diyor. “Nasıl bir uzay teleskobunun uzaya fırlatma anında yaşanan sarsıntıdan etkilenmemesi gerekiyorsa, bizim geliştirdiğimiz cihazların da bu tür güçlere karşı durabilmeleri için aynı şekilde sağlam olması gerekli.”
Planlanan altı cihazın yanında, bir de tespit edilen ötegezegenlerin fotoğrafını çekecek bir görüntüleyici yapılması potansiyeli de bulunuyor. Morris, “şu anda ELT için bu tür bir cihazın yapılacağı üzerine konuşmalar sürüyor” diyor. “Ancak genel görüş, bunu yapabilecek teknolojinin henüz hazır olmadığı yönünde. Bu yüzden ilgili ekipler, teknoloji geliştirmeye çalışıyor ve bunun yapılabileceğini kanıtlamak için çalışmalar yürütüyor. Eğer olumlu sonuçlar elde edebilirlerse, teleskop inşa edilirken yapının içine entegre edilebilir.”
Bu uzak dünyaları daha detaylı çalışma imkanına sahip olmak, ELT’nin geniş evrene bakış açımızı sonsuza kadar değiştirme potansiyelinin olduğuna işaret ediyor. Kepler ve Ötegezegen Geçiş Tarama Uydusu (TESS) gibi görevler sayesinde galaksimizde binlerce ötegezegen keşfettik ve astronomlar bu dünyalar hakkında daha fazla bilgi edinmek için sabırsızlanıyor. Cunningham “en önemli olan şey, evrende ötegezegenler bulup yerlerini tespit etmek değil, onların özelliklerini daha iyi ölçerek Dünya’nın gerçekten eşsiz bir yer olup olmadığını öğrenmek” diyor. “Aynen, ilk galaksilerde olduğu gibi. Mesele sadece onları tespit etmek değil. Tayfbilimi kullanarak astrofiziksel özellikelerini anlamak bize evrenin ilk döneminde nasıl evrim geçirdiğini anlatacak.”
ELT’nin ilk ışık toplayacağı güne beş yıldan az bir zaman kaldı ve tam kapasite çalışacak bir Aşırı Büyük Teleskop’a giden yol açık görünüyor. Projeyi ortaya çıkaran, tasarım ve inşasına katkıda bulunacak 16 ülkenin bu ortak çalışması, modern mühendisliğin üst sınıf bir zaferi olacak. Astronomlar teleskobun merceklerinden bakıp evreni daha önce hiç görmedikleri bir şekilde görecekler, ötegezegenlerin özelliklerini, ilk galaksilerin oluşumunu, ilkel sistemlerin doğumunu ve evrenin genişleyişini çalışabilecekler.
“ELT GALAKSİLERİN VE YILDIZLARIN DOĞUMUNU ÇALIŞMAMIZI SAĞLAYACAK”
Simon Morris