Geçmişten Günümüze Büyük Telekskopların Tarihi!

Mühendisler ve astronomlar, evrenin ula­şılabilecek en uzak yerlerinden gelen ışıkları toplayacak çok çeşitli ve büyük teleskoplar yap­maktalar. Onların bu çalışmaları ise, dev ayna­ların iyi bir şekilde tasarımlanıp kullanılmasına bağlıdır. Teleskop, evrenden gelen her çeşit radyasyonu alıp görüntüleyebilen ve astronomların kullandığı, rasathane cihazı olarak tanımlanabilir. 1608 yılında Hollandalı bir gözlük üreticisi olan Hans Lippershey’in keşfettiğini ve patentini aldığını belirtelim. 1609 yılına gelindiğinde ise Galileo Galilei tarafından ilkkez, gökyüzünü gözlemlemek için kullanıldı.

Günümüz astronomları, bugüne kadar bizleri hay­rete düşüren ve haklarında kesin bir kanıya va­ramadığımız bazı büyük sorunları çözmek durumun­dadırlar. Örneğin, galaksiler büyük patlamalardan sonra meydana gelen sıcak gazlardan nasıl oluştu? Madde, bütün evren boyunca nasıl yayıldı? Bu ve benzeri soruların cevapları için gerekli ipuçları, en uzak galaksi ve kuasarlarda bulunmaktadır. Fakat bu galaksi ve kuasarlardan gelen ışıklar, çok uzun zaman öncesine aittir. Bu nesneler çok uzakta ol­malarından dolayı gökyüzünde bulanık halde görü­nürler. Bu gibi sebeplerden dolayı, bu tür konular üzerinde çalışan astronomlar, çeşitli zorluklarla kar­şılaşırlar.
Yıldızlardan gelen zayıf ışıkları toplamak ve uzaktaki gökcisimlerini incelemek için, modern âlet­lerle donatılmış büyük teleskoplara ihtiyacımız var­dır. Günümüz mühendis ve astronomları, henüz bir başka benzeri olmayan ve çağımızın en son yenilik­lerini içeren, büyük bir teleskop yapma yarışına girdiler.

Dünyadaki En Büyük Teleskop Hangisi?

Astronomların herhangi bir teleskop hakkında hüküm vermeleri, o teleskobun gökyüzünden gelen ışığı alıp, bir noktada toplayan, temel aynasının çap uzunluğuna bağlıdır. Günümüzde en büyük teleskop ÇİN’de 500 m çapındaki FAST radyo teleskobudur. Astronom­lar bu büyük teleskoplar sayesinde, gökyüzünden gelen ışıkları daha kolay inceleme olanağı bulacak­lardır. Eğer şu anda çalışan teleskopların kapladığı alanları hesaplayacak olursak, hepsinin kapladığı toplam alanın, iki tenis kortu büyüklüğünde olduğu­nu göreceğiz. Yeni yapılan teleskoplar, hacim yönün­den bu alanın dört katı kadar yer kaplayacaktır.

Bu yüzyılın ilk yarılarında, Amerikalı astronom George Ellery Hale’in, seri şekilde ve rekor kıran bü­yük teleskoplar yapmasıyla, teleskop yarışının yan­kıları duyulmaya başlamıştır. Bu teleskopların en büyüğü, 1948 yılında yapılan ve San Diego yakınla­rındaki Palomar Dağları’nda bulunan “200 inch”lik teleskoptur. Bilinen ismi, “Hale Teleskop”tur. Ay­na çapı 5,08 m uzunluğundadır. Bu uzunluk, daha önce yapılan teleskop aynalarına oranla iki kat da­ha fazladır.

40 yıldan beri Hale Teleskop’tan büyük, sade­ce bir teleskop yapılabildi (6 m ayna çapı ile Sovyet­ler Birliği’nde). Fakat bu teleskop, Hale Teleskop’tan elde edilen sonuçlar kadar iyi sonuç vermedi. Bunun nedeni ise, teleskobun Kafkas Dağları’na yer­leştirilmesinden kaynaklanmıştır. Çünkü, Kafkas-lar’da bulunan dalgalı hava akımı, gökyüzündeki manzarayı bulanıklaştırmakta ve dolayısıyla yapılan gözlemlerde iyi görüntü alınamamaktadır.
Bundan 20-30 yıl önce, astronomlar gökyüzün­den gelen ışıkları kaydetmek için, fotoğraf klişeleri kullanıyorlardı ve gelen 1000 ışıktan sadece 1 tane­si kaydedilebiliyordu. Bu yüzden ayna tarafından top­lanan ışığın % 1′i kullanılıp % 99′u kullanılamıyordu. Günümüzde yeni yapılan dedektörler sayesinde, te-leskoba gelen ışığın üçte ikisi kaydedilebiliyor. Böy­lece daha büyük teleskop olmadan, daha çok ışık kaydedilip, daha fazla gözlem yapılabiliyor. Astro­nomların gökyüzünden gelen ışıkları kaydetmek için, daha hassas dedektörler yapmalarıyla, büyük teles­kop yapma yarışı bir hayli hızlanacaktır.

Makine mühendislerinin görüşlerine göre, yeni şekilde büyük teleskoplar yapmak pek zor değildir. Çünkü, yapılacak olan teleskopların bütün parçala­rı, daha önce çizilmiş planlardan alınabilir. Çelik tüp­lerden oluşan kafes, temel aynayı dip kısımda tutar ve yukarıdaki ikinci aynaya destek sağlar. Ortada ise, mil üzerine oturtulmuş bir kafes vardır ve bu kafes, Y şeklindeki bir çerçeveye yerleştirilmiştir. Astronom­lar, çerçeveyi döndürüp, teleskop kafesini de aşağı yukarı hareket ettirerek, teleskobu yapılacak gözle­me göre değişik açılara ayarlayabilirler. Böylece ast­ronomlar, yıldız ve galaksilerin hareketlerini açıkça gözleyebilirler.

Gereken büyüklük ve hassasiyette aynaların ya­pılamamasından dolayı, büyük teleskop yapma ya­rışındaki rekabet bir noktada durmaktadır. Ayna yapımında dikkat edilecek en önemli noktalardan biri, aynanın dayanıklı ve ayna yüzeyinin düzgün olma­sıdır. Çünkü laboratuvar şartlarında düzgün olan ay­nalar, teleskoba takıldıktan sonra, değişik gözlem şartlarının etkisinden dolayı bozulabilimektedirler.

Astronomlar teleskop aynalarını cam kullanma­dan veya camla-seramik karışımı kullanarak yapıyor­lar. Yansıtıcı bir yüzey oluşturmak için, ön yüzü alüminyumla doldurulmuş ince bir tabaka kullanıyor­lar. Ayna yapımcıları, başka maddeler üzerinde ça­lışmalarını sürdürmelerine rağmen, cam maddeler halen tercih edilmektedir. Çünkü cam maddeler, da­ha sağlam ve yansıtıcı özellikleri de daha iyidir. Me­tal aynalar, iç basınçları sebebiyle zamanla eğrilip şekil değiştirebiliyorlar.

Gelişigüzel camdan yapılan aynaların, teleskop yapımında kullanım alanları çok dardır. Gözlem ya­pılırken, gecenin ilerlemesiyle, gözlem şartlarında değişme ve sıcaklıkta düşme görülür; bu nedenle ay­nalar soğur ve soğudukça büzülür. Fakat, aynanın ince parçası kalın parçasına oranla daha çabuk so­ğur ve büzülür. Bu yüzden aynanın şekli de bozulur.

George Ellery Hale, VVilson Dağı’nda ayna ça­pı 2,5 m olan teleskopla yaptığı ilk gözlemde, çok şaşırmıştı. Çünkü tek imaj göreceği yerde, birbirine geçmiş altı ya da yedi imaj görüyordu. Bu teleskop, daha sonra cam aynaların sabit sıcaklıkta tutulma­sıyla istenilen amaca ulaşmıştı. Fakat, büyük aynalı teleskoplar, dayanıklı olmaları sebebiyle daha çok tercih edilmiştir. Hale, bu problemi, aynanın dışını, yeni gelişen Pyrex borisilicate (ateşe dayanıklı mad­de) ile kaplayarak, ayna çapı 200 inch’e kadar olan teleskoplar için çözümlemişti. Bu maddeler sıcaklı­ğın değişmesiyle aynanın şeklinin daha az bozulma­sını sağlıyordu.

Ayna yapımcıları bu ve benzeri nedenlerden do­layı, değişik sıcaklıklarda ve değişik gözlem şartla­rında, kendi şeklini koruyan aynaları düzenleyip geliştirdiler. Bu aynalar, cam ve seramik karışımı gibi değişik maddelerden yapılmış, olup, piyasada “zeradur” ve “cervit” isimleri altında satılmaktadır. Son zamanlardaki teleskop aynaları, kuartz, cam-seramik karışımları veya değişik çeşitte ve düşük es­neklikte olan maddelerden yapılmaktadır. Bugüne kadar yapılan en büyük seramik-cam ayna, Kanar­ya Adaları’nda La Palma’da yeni açılan VVilliam Hers-chell Teleskobu’nda bulunmaktadır. Bu teleskobun cervit temel aynası ise, 4,2 m çaplı ve dünyadaki 3. büyük teleskop aynasıdır.

Japon astronomlar, fikir olarak VVilliam Herschell teleskobuna benzeyen, ancak hacim olarak daha bü­yük bir teleskop yapmaktalar. Bu teleskobun ayna­sı ise, seramik-camdan yapılacak ve ayna çapı 7,5 m olacak. Japonlar yapacakları bu teleskobu Mau­na Kea’nın (Havvai’de 4200 m yükseklikte bir dağ) zirvesine yerleştirecekler. Japonya Ulusal Astronomi Rasathanesi’nden Syuzo Isobe’ye göre, bu te­leskop 1995 yılında tamamlanmış olacak. Japonların yapacağı bu büyük teleskobun önemli bir özelliği, aynaların düzgün bir şekilde kalmasını sağlamak amacıyla arkalarına değişik bir sistemin yerleştiril-mesidir. Japonlar, aynaların arka tarafından destek oluşturan bu sisteme “aktif destek sistemi” diyorlar.

Küçük aynalar yeterince sert olduğundan, teles-kobu gökyüzünün değişik yerlerine bakmak için, de­ğişik açılara getirseniz bile kendi şekillerini tam olarak korurlar. Eğer aynayı basit bir şekilde, kalın-lığıyla çapı aynı orantıda olacak biçimde ayarlarsa­nız, ayna yine sert kalır; ama aşırı bir şekilde de ağırlaşır. Ağırlık, ayna çapının küpü ile doğru oran­tılı olarak artar. Bunun anlamı ise, teleskop kafesi ve çerçevesinin oldukça ağırlaşması ve dolayısıyla da teleskop yapımının aşırı maliyete sebep olmasıdır. Bu nedenlerden dolayı Japonlar, 7,5 m çapın­da olmasına rağmen, kalınlığı 20 cm olan ince bir ayna yapmaya karar verdiler. Sonuç olarak, ayna sa­dece 20 ton ağırlığında olacak. Bu ağırlık VVilliam Herschell Teleskobu’nun ayna ağırlığına oranla da­ha az; ama, Japonların yaptığı bu teleskop, diğerin­den üç kat daha fazla ışık toplayacaktır.

İnce ayna kullanımı nedeniyle Japonların teles­kop için harcayacakları para bir hayli azalacak; bu nedenle Japonlar aynanın arkasına 390 adet aktif destek sistemi yerleştirmeyi planlıyorlar. Bu sistemde bir bilgisayar, devamlı yüzey şekillerini kontrol eder ve sistemin düzgün şekilde çalışıp, aynanın da düz­gün şekle girmesini sağlamak amacıyla gerekli emir ve sinyalleri (saniyede 10 defa) gönderir.

Güney Avrupa Rasathanesi, Avrupalı astronom­ların, gökyüzünün güney kısımlarında gözlem yapa­bilmeleri için, Şili’ye teleskop yerleştirmiştir. Aralık 1987′de Güney Avrupa Rasathanesi’ne bağlı olan ülkeler (Belçika, Danimarka, Fransa, italya, Hollan­da, Batı Almanya, İsveç ve isviçre) 16 m ayna çaplı büyük bir teleskop gücünde olan yeni bir teleskop yapımı için 100 milyon dolar harcamaya karar ver­diler. Bu “Büyük Teleskop” her biri 8 m çapında ay­nalardan yapılan dört ayrı teleskoptan oluşacak. Dört ayrı teleskoptan gelen ışıklar ise, optik lifler yardı­mıyla aynı odakta toplanacak Her biri 8 m çapında olan aynalar, sadece 20 cm kalınlığında olacak. Bu nedenle, aynaların ken­di şekillerini koruyabilmeleri için, aktif destek siste­mine ihtiyacı olacak. Rasathaneler, bugünlerde laboratuvarlarda yapılan küçük ve başarılı test so­nuçlarından faydalanarak, ince aynalı ve aktif des­tek sistemine sahip büyük teleskoplar yapabiliyor. Bu teleskoptaki Zerodur aynanın çapı 3,6 m, ka­lınlığı ise, 24 cm’dir. 1988 yılının Ağus­tos ayında, mühendisler tarafından yapılan laboratuvar testlerinin sonucunda, aktif destek sisteminin daha önce planlanan şekilde işlediği görüldü. Büyük teleskop için hazırlanan ayna, şu anda Şili yoluna çıkmıştır. Bu ayna, yeni yapılan teleskop aynalarına oranla 50 kat fazla esnekliğe sahip ola­cak; bu nedenle de 75 yerine yüzlerce çift destek sistemine ihtiyacı olacaktır. Ancak aktif destek sis­temi olmayan diğer teleskopların ağırlığından % 20 daha hafif olacaktır. Teleskobun diğer kalan taraf­ları ise, tamamlanmak üzeredir.

Keck Teleskobunun kalbi, banyo fayansı gibi bir­birine uygun 36 küçük parçacıktan meydana gel­miş bir aynadan oluşuyor.
Hale Teleskobu geçmek için yapılan üç ayna ta­sarımı. Kısa odaklı petek şeklinde olan ayna, katı ve hafif. Büyük Teleskop aynası, ince fakat aktif olarak arkadan destekli. Keck Teleskobunun ay­nası, her biri aktif destek sistemine ait parçacık­lardan oluşmuş.