Gökbilimciler 50 metrelik milimetre altı teleskop öneriyor

Evrenin bazı kısımları yalnızca radyo dalgalarında gözlemlendiğinde önemli ayrıntıları açığa çıkarıyor. Bu, neden birlikte bir girişimölçer olarak çalışan 7 metrelik ve 12 metrelik radyo teleskoplardan oluşan bir koleksiyon olan Atacama Büyük Milimetre-milimetre-altı Dizisi ALMA’ya sahip olduğumuzu açıklıyor. Ancak ALMA tipi dizilerin sınırlamaları var ve gökbilimciler bu sınırlamaların üstesinden gelmek için neye ihtiyaçları olduğunu biliyorlar.

Tek ve devasa bir çanaktan oluşan bir radyo teleskopuna ihtiyaçları var.

Birçok astronomik nesne radyo dalgaları yayar. Devasa galaksilerden tek tek moleküllere, radyo dalgalarına ve bunları algılayan gözlemevlerine kadar, diğer gözlemevlerinin yapamayacağı şekillerde bu nesnelere dair içgörüler sağlanıyor. Ama bir sorun var. Kullanılabilir bir sinyal-gürültü oranıyla radyo astronomisi yapabilmek için gökbilimcilerin büyük antenlere veya çanaklara ihtiyaçları vardır. ALMA’nın var olmasının nedeni budur. Çok daha büyük bir çanak oluşturmak için interferometri yoluyla birlikte çalışan bir tabak koleksiyonudur.

Ancak ALMA ne kadar güçlü olursa olsun ve astronomiye büyük katkı sağlamaya devam etse de sınırlamaları var.

Bu nedenle astronomi camiasından bazı kişiler, tek büyük çanaklı yeni bir radyoteleskop çağrısında bulunuyor. Atacama Geniş Açıklıklı Milimetre-altı Teleskobu için buna AtLAST adı verildi ve bu fikir birkaç yıldır fermente ediliyor. Şimdi yeni bir makale bu fikre ince ayar yapıyor.

Makalenin başlığı “50 Metrelik Atacama Geniş Açıklıklı Submm Teleskobunun Tasarımı”dır ve şu anda mevcut ön baskı sunucusunda arXiv. Baş yazar, ALMA’nın arkasındaki kuruluşlardan biri olan Avrupa Güney Gözlemevi’nde (ESO) gökbilimci ve milimetre-altı alet uzmanı Tony Mroczkowski’dir.

Makalede, “Milimetre altı ve milimetre dalga boyları, görünür dalga boylarında ölçülemeyecek kadar soğuk, çok uzak veya çok sıcak ve enerjik olan çok çeşitli nesneleri ve olayları ortaya çıkarabilir” ifadesine yer veriliyor. Astronomi topluluğunun, radyo astronomisini ilerletebilecek “büyük, yüksek verimli, mm altı tek çanak” radyo gözlemevine olan ihtiyacı vurguladığını belirtiyorlar.

“Atacama Geniş Açıklıklı Milimetre-altı Teleskobu (AtLAST), 50 metrelik açıklığı ve 2o maksimum görüş alanıyla böyle bir tesis olmayı hedefliyor” diye açıklıyorlar.

Makaleleri AtLAST’ın tam tasarım konseptini sunuyor.

AtLAST’ın 50 metrelik geniş diyafram açıklığı kritik özelliğidir. Daha küçük açıklıklar, ALMA gibi bir interferometrede bir araya getirildiğinde bile gürültüden dolayı yalnızca daha ekstrem özellikleri görebilir. Bu nedenle iki veya daha fazla küçük tabak tek bir büyük tabağın yerini tutamaz.

Japon Nobeyama 45 m teleskopu ve IRAM 30 m teleskopu gibi bazı geniş açıklıklı radyo antenleri vardır. Ancak tasarımları nedeniyle AtLAST kadar iyi gözlem yapamıyorlar. AtLAST, galaksilerin spektral enerji dağılımı (SED) zirvesini daha yakından görebilecek ve yıldızlararası ortamda ve yüksek kırmızıya kaymalı galaksilerde uzak kızılötesi (FIR) emisyon çizgilerini gözlemleyebilecek. ALMA bu SED’leri ve FIR’leri gözlemleyebilir ancak AtLAST kadar iyi gözlemleyemez.

Mevcut büyük çanaklar da daha küçük görüş alanlarına (FOV) sahiptir. Ancak AtLAST’ın tasarımı, 2 derecelik daha büyük bir FOV ihtiyacından yola çıkmıştır. Bu, AtLAST’a birkaç yüz derecelik geniş alanlara ihtiyaç duyan bilim vakaları için çok daha yüksek bir haritalama hızı sağlayacaktır.

AtLAST’ın kapsamlı bilimsel hedefi çok yönlüdür. Teleskop, Samanyolu’nun en eksiksiz, en derin ve en yüksek çözünürlüklü araştırmasını gerçekleştirecek. Buna gaz bulutları, proto-gezegen diskleri, protostarlar ve toz dahildir. AtLAST, Yerel Gökada Grubunun bazı bölümlerini bile araştıracak. Radyo teleskopu, yaşamın öncüleri olan karmaşık organik molekülleri bile tespit edebilecek.

Evrendeki gaz ve toz AtLAST’ın özellikle ilgisini çekiyor. Evrendeki gaz ve tozun büyük bir kısmı soğuk ve yoğundur. Yıldızlararası ortam (ISM), milimetre altı aralıkta benzersiz spektral imzalara sahip gaz ve toz bulutlarından oluşur. ALMA, ISM’nin bazı ince detaylarının yüksek çözünürlüklü görüntüleriyle bize bu yapılara dair en iyi bakış açılarımızı sundu. Ancak tek çanak antenler gökbilimcilere yapılmayı bekleyen diğer keşifler hakkında fikir verdi. Uluslararası astronomi camiasının AtLAST konusunda bu kadar hevesli olmasının sebeplerinden biri de bu.

AtLAST aynı zamanda yüksek kırmızıya kaymalarda yıldız oluşturan galaksilerin sayımını da yapabilecek. Aynı zamanda evrenin yeniden iyonlaşmasının haritasını çıkaracak ve kozmik zaman boyunca evrenin tozunu, gazını ve metalikliğini izleyecek.

AtLAST, galaksilerin etrafındaki ortamı (CGM) inceleyerek galaksilerin daha derin, temel yönlerini araştıracak. CGM, galaktik halelerde bulunan ve galaksilerin evrimini şekillendiren soğuk gaz ve tozdur. Bu malzeme diğer dalga boylarında görünmez.

Radyo teleskopun tek çanak tasarımının, çanak boyutundan ve görüş alanından ayrı olarak ALMA’ya göre bazı avantajları vardır. Tek çanaklı bir anten olan AtLAST, hedefleri hızlı bir şekilde değiştirebilecek ve hatta hareketli hedefleri takip edebilecek. Teleskobun kuyruklu yıldızları, asteroitleri ve Dünya’ya yakın nesneleri izlemesine olanak tanıyan izleme modlarının yanı sıra birkaç farklı tarama modunu da kullanacak. Yenilikçi sallanan sandalye tasarımı, AtLAST’ın ELT gibi son derece büyük optik teleskoplarla paylaştığı bir tasarım olan performansının bir kısmının arkasında yer alıyor.

AtLAST onlarca yıl dayanacak şekilde tasarlanacak. Altı enstrüman bölmesine sahip olacak ve enstrümanlar arasında hızlı geçişe olanak sağlayacak. Değişen iklimimize bir selam niteliğinde olan AtLAST, gücünü yenilenebilir enerjiden alacak.

Ama asıl mesele bilimdir.

Makalede, “Burada sunulan tasarımın, AtLAST’ın geniş bilimsel hedeflerine ulaşması için belirlenen tüm spesifikasyonları karşılaması bekleniyor.” ifadesi yer alıyor. Tasarımın ayrıntıları, hedeflerine ulaşmak için gereken katı gereksinimleri karşılamasını sağlar. “Yani bunlar geniş görüş alanı, yüksek yüzey

doğruluk, hızlı tarama ve hızlandırma ile yeni nesil gökbilimcilere hizmet edecek ve önümüzdeki birkaç on yıl boyunca geçerliliğini koruyacak sürdürülebilir, yükseltilebilir bir tesis sunma ihtiyacı.”

Tüm astronomik gözlemevleri gibi bu da karmaşık bir proje. Ancak teknoloji ilerledikçe karmaşıklık da artıyor. Henüz yapılması gereken çok iş var ve inşaatın başlayabilmesi için de epey zaman var.

Yazarlar, “Yapılması gereken işlerin miktarına rağmen, AtLAST, tam olarak finanse edilmesi halinde, bu on yılın sonlarında potansiyel olarak inşaata başlama yolunda ilerliyor” dedi.