Uzay, yıldızlar ve gezegenler başta olmak üzere sayısız gök cismi ile doludur. İnsan gözü ise, gök cisimlerinin yalnızca bir kısmını görme yeteneğine sahiptir. Basit optik teleskopların yardımı ile, Güneş sistemindeki gezegenleri daha net görmek mümkündür. Ancak, yüzlerce ışık yılı uzaklıkta bulunan gök cisimlerinin gözlemlenmesi için, hassas ve gelişmiş sistemler gerekmektedir. Radyo astronomi, bu sistemleri içeren ve evrenin gözlemlenmesinde kullanılan bilim dallarından biridir.
İçindekiler
Radyo Astronomi Nedir?
İnsan da dahil olmak üzere evrendeki çoğu nesne, geniş bir spektrumda radyasyon yaymaktadır. Bu spektrum, elektromanyetik spektrum olarak adlandırılmaktadır. Elektromanyetik spektrum; insan gözü tarafından algılanabilen görünür ışığın yarı sıra, morötesi, kızılötesi, X-ışınları ve radyo dalgaları gibi, insan gözü tarafından algılanamayan elektromanyetik dalgaları da içermektedir.
Sadece görünür ışığı algılayabilen optik teleskoplar; gezegenlerin, yıldızların ve parlak gaz bulutlarının görüntülenmesinde kullanılmaktadır. Ancak optik teleskopların sunduğu bilgi, uzayın tamamının anlaşılması için yeterli değildir. Her dalga boyu farklı bilgiler taşıdığından, evrenin daha iyi anlaşılması için elektromanyetik spektrumun tamamı gözlemlenmelidir. Elektromanyetik spektrumun farklı bölgelerini tarayan teleskoplardan elde edilen bilgiler birleştirilerek, gök cisimleri daha net şekilde görüntülenebilir.
Radyo astronomi, uzaydan gelen radyo dalgalarını inceleyen ve bu dalgalar aracılığıyla gök cisimlerinin gözlemlenmesini sağlayan bilim dalıdır. 1931 yılında Amerikalı mühendis Karl Guthe Jansky, uzaydan gelen radyo dalgalarını tespit eden ilk insan olmuştur. Karl Guthe Jansky’nin keşfi, halk tarafından büyük ilgiyle karşılanmıştır. Ancak, dönemin astronomları bu keşfe ilgi göstermemişlerdir.
Karl Guthe Janksy’nin çalışmalarını temel alan Grote Reber adlı radyo mühendisi, evinin arka bahçesine 9.5 metre çapında bir radyo teleskobu inşa etmiştir. Grote Reber, 1944 yılında yayımladığı haritayla, radyo teleskop aracılığıyla gökyüzü haritası oluşturan ilk isim olmuştur.
Ancak, II. Dünya Savaşı’nın sonuna kadar radyo astronomi alanında yapılan çalışmaların sayısı oldukça azdır. 1950’li yıllarda başlayan uzay yarışı ile birlikte, uzayın gözlemlenmesinde radyo dalgalarının kullanımı önem kazanmış ve radyo astronomi bilimi gelişmeye başlamıştır.
Radyo dalgaları, elektromanyetik spektrumda en uzun dalga boyuna sahip olan ışık türüdür. Bu özellik sayesinde radyo dalgaları, karadelik gibi ekstrem ortamların bile gözlemlenmesinde kullanılabilir.
Radyo Teleskop Nedir?
Radyo dalgalarını yakalama işlevi gören sistem, radyo teleskop olarak adlandırılmaktadır. Radyo dalgaları; bulutlardan, tozdan ve atmosferden kolaylıkla geçebilir. Ancak, radyo dalgalarının algılanması için oldukça büyük antenlere ihtiyaç duyulmaktadır. Dış görünüş olarak, büyük boyutlu çanak antenlere benzeyen radyo teleskoplar, ileri teknoloji yazılımlarla desteklenmektedir. Basite indirgenecek olursa, radyo teleskop temel olarak üç bileşenden oluşmaktadır:
- Radyo dalgalarını toplama amacıyla gökyüzüne doğrultulmuş, bir veya daha fazla çanak anten.
- Radyo dalgalarını algılayan ve ölçülebilir seviyeye yükseltme işlevi gören bir alıcı.
- Alıcıdan iletilen sinyalleri işleyen ve kaydeden bir sistem.
Gezegen, yıldız veya nebula gibi gök cisimleri genellikle çok uzakta konumlandıklarından, yeryüzüne ulaşan radyo dalgaları oldukça zayıftır. Bu nedenle bir radyo teleskobun algılama gücü, anten boyutuna ve kullanılan ekipmanların hassasiyetine bağlıdır. Radyo teleskoplar, genellikle 100 metre ve üzeri çapta üretilmektedir. Çin’de bulunan Tianyan lakaplı radyo teleskop, 500 metre çapında bir antene sahiptir. Radyo astronomide kullanılan sistemler oldukça maliyetlidir. Bir radyo teleskobun üretim maliyeti, boyutuna ve kullanılan ekipmanlara göre değişiklik göstermektedir. Halihazırda kullanılan sistemlerin üretim maliyeti ise, 100 milyon dolar ile 1 milyar dolar arasında değişmektedir. Ek olarak, yıllık işletme maliyeti yaklaşık 40 milyon dolar olan radyo teleskoplar bulunmaktadır.
Öte yandan, yeryüzüne ulaşan radyo dalgaları, karasal radyo sistemlerinden kaynaklanan parazitler nedeniyle maskelenebilir. Dolayısıyla, radyo teleskopları insan yapımı radyo dalgalarından korumak büyük önem taşımaktadır. Radyo teleskoplar, optik teleskoplardan farklı olarak günün her saati kullanılabilir. Ayrıca, uzaydaki nesnelerin daha net gözlemlenmesi için, birden fazla radyo teleskobun aynı noktaya doğrultulması mümkündür. Bu şekilde dizayn edilen sistemler, radyo teleskop dizisi olarak adlandırılmaktadır.
Evrenin Haritalandırılması
Yeryüzü için oluşturulan haritalar insanlar için oldukça önemlidir. Örneğin bir yeryüzü haritası, belirli bir bölgeyle ilgili önemli bilgiler içerdiğinden, yön bulma ya da arazi yönetimi gibi işlemlerde büyük kolaylık sağlar. Benzer şekilde gökyüzü haritaları, evrenin işleyişini anlamaya çalışan astronomlar için kolaylık sağlamaktadır. Gökyüzü haritaları kullanılarak; galaksilerin, yıldızların ve gezegenlerin davranışlarını anlamak mümkündür.
Gökyüzü haritaları, birçok sistemin birlikte çalışarak oluşturduğu karmaşık haritalardır. Bu haritaların oluşturulması için evrenden toplanan ham bilgilerin işlenmesi ve yorumlanması gerekmektedir. Örnek olarak, radyo teleskopların topladığı bilgiler, sayı dizilerinden oluşmaktadır. Bu dizilerin içinde bulunan her bir sayı, uzaydaki belirli bir noktayı ve o noktadan gelen bilgileri içermektedir. Sayılar, genellikle içerdikleri bilgiye göre farklı renk gruplarına ayrılır. Bu renklerin astronomlar tarafından birleştirilmesi ile, toplanan bilgilerin görselleştirilmesi ve anlamlı bir görüntünün oluşması sağlanır.
Radyo Astronomi Çalışmaları
Avustralya, geniş ve düz arazilere sahip olması nedeniyle, radyo astronomi çalışmaları için oldukça uygundur. Avustralya’da bulunan CSIRO adlı araştırma kurumunun astronomi ve uzay bilimi ekibi, yakın zamanda bir rekora imza attı. Ekip, 10 günde güney gökyüzünün yüzde 83’ünü gözlemlemeyi başarmıştır. Çalışmada kullanılan ASKAP radyo teleskobu, her biri 12 metre çapında, 36 adet çanak antenden meydana gelmektedir. Gözlem sürecinde her biri yaklaşık 15 dakika pozlama gerektiren, 903 adet görüntü elde edilmiştir. 2021 yılı içerisinde bu görüntülerin birleştirilmesi ve bölgenin detaylı gökyüzü haritasının çıkartılması planlanmaktadır. Gözlem sonucunda toplamda 2.8 milyon galaksinin tanımlanması öngörülmektedir. Bu galaksilerin yaklaşık 1 milyonu, ilk kez gözlemlenen galaksilerdir.
CSIRO’nun çalışması, geçmişte yapılan benzer çalışmalara oranla çok daha başarılıdır. Örnek olarak, Sidney Üniversitesi tarafından 2006 yılında tamamlanan Molonglo gökyüzü gözlem çalışması, yaklaşık 10 yılda güney gökyüzünün yalnızca yüzde 25’ini gözlemlemeyi başarmıştı. Molonglo çalışması sonucunda tanımlanan galaksi sayısı ise 260 bin civarındaydı.
