Yeni analiz yaklaşımı, büyük teleskopların hassasiyetini artırmaya yardımcı olabilir

Şimdiye kadar yapılmış en büyük ve en gelişmiş teleskoplardan bazıları Kuzey Şili’deki Simons Gözlemevi’nde yapım aşamasındadır. Kozmik mikrodalga arka planını (evrenin oluşumundan kalan elektromanyetik radyasyon) benzeri görülmemiş bir hassasiyetle ölçmek için tasarlandılar. Yeni bir çalışmada araştırmacılar, kurulumdan önce performanslarını değerlendirerek bu teleskopları iyileştirebilecek bir analiz yöntemini detaylandırıyor.

Chicago Üniversitesi’nden araştırma ekibi üyesi Grace Chesmore, “Konuşlandırmadan önce tamamen entegre bir kriyojenik teleskop aletini karakterize etmek için radyo-holografiyi kullanmanın bir yolunu geliştirdik” dedi. “Laboratuvarda, sorunları sorunlu hale gelmeden tespit etmek ve performansı optimize etmek için teleskopun içindeki bileşenleri manipüle etmek çok daha kolay.”

Bir teleskopun optik performansını karakterize etmek için kurulum sonrasına kadar beklemek yaygın olsa da, her şey yerine oturduğunda ayarlamalar yapmak zordur. Bununla birlikte, kurulumdan önce tipik olarak tam bir analiz yapılamaz çünkü laboratuvar tabanlı teknikler oda sıcaklığı analizi için tasarlanırken teleskop bileşenleri hassasiyeti artırmak için kriyojenik sıcaklıklarda tutulur.

dergide Uygulamalı Optik, Chicago Üniversitesi’nden Jeff McMahon liderliğindeki araştırmacılar, yeni ölçüm yaklaşımlarını lensler, filtreler, bölmeler ve diğer bileşenleri içeren Simons Gözlemevi Geniş Açıklıklı Teleskop alıcı optiklerine nasıl uyguladıklarını anlatıyor. Bu, yeni bir alıcının konuşlandırılmasından önce bu tür parametrelerin laboratuvarda ilk kez onaylanmasıdır.

Makalenin ilk yazarı Chesmore, “Simons Gözlemevi, evrenimizin ilk anlarının ve iç işleyişinin anlaşılmasını sağlayarak, Big Bang’in ardından gelen parlaklığın benzeri görülmemiş haritalarını oluşturacak” dedi. “Gözlemevi, bu ultra hassas kozmik mikrodalga arka plan haritalarını mümkün kılmaya yardımcı olacak.”

zamanda geriye bakmak

Chesmore, Simons Gözlemevi tarafından üretilecek olan kozmik mikrodalga arka plan haritalarının, tarihinin çok erken bir döneminde, kuantum yerçekiminden gelen küçük sinyallerin tespit edilebileceği evrenimize bir pencere açacağını söylüyor. Bununla birlikte, uzayı böyle bir hassasiyetle araştırmak, elektromanyetik radyasyonun teleskopun optik sisteminde nasıl ilerlediğinin daha iyi anlaşılmasını ve saçılmanın olabildiğince fazla ortadan kaldırılmasını gerektirir.

Yeni çalışmada araştırmacılar, elektromanyetik radyasyonun teleskop gibi bir sistemden nasıl geçtiğini yeniden yapılandırmak için kullanılabilen, yakın alan radyo holografisi olarak bilinen bir teknik kullandılar. Bunu kriyojenik sıcaklıklarda yapmak için, 4 Kelvin gibi aşırı soğuk bir sıcaklıkta çalışırken çok parlak tutarlı bir kaynağı haritalayabilen bir detektör yerleştirdiler. Bu, Geniş Açıklıklı Teleskop alıcı optiğinin beklendiği gibi çalıştığından emin olmak için kullandıkları çok yüksek sinyal-gürültü oranına sahip haritalar oluşturmalarına olanak sağladı.

Chesmore, “Lensler dahil tüm nesneler soğuduklarında büzülür ve optik özelliklerinde değişiklikler sergiler,” diye açıkladı. “Holografi detektörünü 4 Kelvin’de çalıştırmak, optikleri Şili’de gözlem yaparken olacakları şekillerde ölçmemizi sağladı.”

Laboratuvardan uzay gözlemlerine

Bu ölçümler tamamlandıktan sonra araştırmacılar, teleskopun laboratuvarda kullanılan yakın alan kaynağı yerine uzaydan gelen fotonlarla nasıl çalışacağını tahmin etmek için bir yazılım geliştirdiler.

Chesmore, “Yazılım, uzak alan mikrodalga kaynağının davranışını belirlemek için ölçtüğümüz yakın alan haritalarını kullanıyor” dedi. “Bu, yalnızca radyo-holografi kullanılarak mümkündür, çünkü mikrodalgaların hem genliğini hem de fazını ölçer ve yakın ve uzak alandaki özellikler arasında bilinen bir ilişki vardır.”

Araştırmacılar, yeni yaklaşımlarını kullanarak teleskopun optiklerinin tahminlerle eşleştiğini buldular. Ayrıca teleskop konuşlandırılmadan önce bir saçılma kaynağını tanımlayıp hafifletebildiler.

Tanımladıkları Geniş Açıklıklı Teleskop optik sistemi kurulum için şimdi Şili’ye gidiyor. Simons Gözlemevi, kozmik mikrodalga arka planının kesin ve ayrıntılı gözlemleri için birlikte kullanılacak olan Büyük Açıklıklı Teleskobun yanı sıra üç Küçük Açıklıklı Teleskop içerecektir. Chicago Üniversitesi araştırmacıları, Simons Gözlemevi teleskoplarının bileşenlerini tanımlamaya devam edecekler ve evrenimizi daha iyi anlamak için bu teleskopları kullanmayı sabırsızlıkla beklediklerini söyleyecekler.