Radyo Teleskopları Nedir? Nasıl Çalışırlar?

Teleskobun Çalışma Prensibi Nedir?

Uzaydan gelen ilk radyo sinyallerinin Karl Jansky tarafından tespit edildiği 1930’lardan beri, gökbilimciler çok çeşitli nesneler tarafından yayılan radyo dalgalarını tespit ederek Evreni keşfetmek için radyo teleskopları kullandılar. Dünyaya en yakın yıldız olan Güneşimiz, esasen gezegenimize olan yakınlığından dolayı güçlü bir radyo emisyon kaynağıdır, ancak milyonlarca, hatta milyarlarca ışık yılı uzaklıkta bulunan bazı radyo kaynakları, radyo çıkışları açısından gerçekten devasa boyutlardadır.

Tıpkı optik teleskopların görünür ışığı toplaması, bir odak noktasına getirmesi, yükseltmesi ve çeşitli cihazlarla analiz için kullanılabilir hale getirmesi gibi, radyo teleskopları da zayıf radyo ışığı dalgalarını toplar, odak noktasına getirir, güçlendirir ve analiz için kullanılabilir hale getirir.

Yıldızlardan, galaksilerden, kara deliklerden ve diğer astronomik nesnelerden doğal olarak oluşan radyo ışığını incelemek için radyo teleskopları kullanıyoruz. Güneş sistemimizdeki gezegensel cisimlerin radyo ışığını iletmek ve yansıtmak için bunları da kullanabiliriz. Bu özel olarak tasarlanmış teleskoplar, 1 milimetreden 10 metreye kadar değişen en uzun ışık dalga boylarını gözlemler. Karşılaştırma için, görünür ışık dalgaları yalnızca birkaç yüz nanometre uzunluğundadır ve bir nanometre, bir kağıt parçasının kalınlığının yalnızca 1 / 10.000’i kadardır! Aslında, radyo ışığını genellikle dalga boyuyla değil, frekansıyla ifade ederiz.

Doğal olarak oluşan radyo dalgaları, bize uzaydan ulaştıkları zaman son derece zayıftır. Bir cep telefonu sinyali, teleskoplarımızın algıladığı kozmik dalgalardan milyar milyar kat daha güçlüdür.

Radyo Teleskobunun Parçaları

Radyo teleskopları, topladıkları radyo dalgalarının türüne bağlı olarak tüm şekil ve boyutlarda yapılmıştır. Bununla birlikte, her radyo teleskopunun bir kaide üzerinde bir anteni ve sinyalleri algılamak için en az bir parça alıcı ekipmanı vardır.

Radyo dalgaları çok uzun olduğu ve kozmik radyo kaynakları son derece zayıf olduğu için, radyo teleskopları dünyadaki en büyük teleskoplardır ve içlerinde sadece en hassas radyo alıcıları kullanılır. Ne yazık ki, bu devasa antenler aynı zamanda modern elektroniklerden gelen radyo parazitini de alıyor ve radyo teleskoplarını radyo frekansı parazitinden korumak için büyük çaba sarf ediliyor.

Anten : En temel anten, genellikle arabalarda yayıncıların ses programlarını taşımak için kullandıkları radyo dalgalarını almak için kullanılan metal bir dipol antendir.

En çok yönlü ve güçlü radyo teleskop türü, parabolik çanak antenidir. Parabol, gelen radyo dalgalarını odak adı verilen üstündeki tek bir noktaya sıçramaya zorlayan kullanışlı bir matematiksel şekildir. Çanak antenleri aynı anda birçok farklı dalga boyunu yansıtır ve yaptığımız farklı araştırma türleri için farklı frekans kanallarını ayarlamak için farklı alıcılara ihtiyacımız var. Belirli bir dalga boyu aralığını gözlemlemek için, istediğimiz radyo dalgalarını yakalamak için belirli bir boyutta huni seçiyoruz. Bu hunilere besleme boynuzları denir ve en büyüğümüz bir kamyonet boyutudur!

Her besleme boynuzunun dar ucunun çapı, istediğimiz kanalın kritik dalga boyuyla aynı boyuttadır. Bunun anlamı, belirli radyo dalgası kendi boynuzunun dar ucuna gittiğinde, yanlara mükemmel bir şekilde çarpıyor ve korna, nabzı algılayan gerçek anten haline geliyor. Buraya, dalganın ileri geri darbesini bilgisayara gönderebileceği bir sinyal olarak toplamak için aşırı soğutulmuş bir alıcı yerleştiriyoruz. Bir radyo teleskobunun gökyüzündeki açısal çözünürlük olarak adlandırılan ince ayrıntıları ayırt etme yeteneği, gözlemlerin dalga boyunun anten boyutuna bölünmesine bağlıdır. Başka bir deyişle, gökyüzünün daha ayrıntılı görünümlerini elde etmek için, bu basit denklemin sonucunun çok küçük bir sayı olması gerekir.

Radyo teleskopları uzun dalga boylarını gözlemler, bu nedenle en kısa radyo dalga boylarımızı en büyük antenlerimize böldüğümüzde bile, gökyüzünü gözlemleyen çıplak gözünüzünkine benzer bir açısal çözünürlüğe sahibiz. Çözünürlüklerini optik teleskoplarla karşılaştırmak için, bir radyo teleskopunun anten boyutunun çok çok daha büyük olması gerekir.

En büyük hareketli telsiz anteni, 100 metre genişliğinde ve tamamen yönlendirilebilir olan Yeşil Banka Teleskopudur. Ve bu, hareket eden bir radyo çanağını güvenli ve doğru bir şekilde kontrol etmek için yaklaşık maksimum boyuttur. Dünyanın en devasa radyo anteni olan Porto Riko Arecibo’daki 1000 fitlik çanak hareket edemez, ancak alıcılarını hareket ettirerek gökyüzünü işaret edebilir. Çanak, adanın karstik arazisindeki büyük bir düden içinde destekleniyor.

Radyo antenlerimizi ne kadar uzağa ayırırsak taklit ettikleri teleskop o kadar büyük olur. Gördükleri faz kaymaları daha da büyüktür, bu da onların daha dar örtüşmelerinin gökyüzünün daha ince bir ayrıntılı görünümü olduğu anlamına gelir. Bu doğruluk seviyesi ile, birbirinden çok uzaklara dağılmış radyo teleskopları, Dünya’dan uzaklıklar da dahil olmak üzere, uzaydaki radyo nesnelerinin tam konumlarını belirleyebilir. Bu sisteme V ery L ong B aseline I nterferometry veya kısaca VLBI diyoruz.

Very Long Baseline Array (VLBA), tam zamanlı araştırmaya adanmış dünyanın en büyük VLBI sistemidir.

Bununla birlikte, bu geniş bir şekilde ayrılmış teleskopları zamanında bir merkezi iletkenle tutmak zordur, çünkü onları fiber optik kablolarla bağlamak çok pahalıdır. Çok Yüksek Frekans (VHF) veya Ultra Yüksek Frekans (UHF) radyo bağlantıları kullanılabilir, sinyali güçlendirmek için birkaç tekrarlayıcı istasyona ihtiyacımız var. Bu, birkaç yüz kilometreden daha uzun mesafeler için pratik değildir.

Bunun yerine, her teleskoptaki atomik saatler, zamanı veri sürücülerine damgalamaktadır. Bir hidrojen maser frekans standardı, saniyenin birkaç milyarda biri oranında zamanlama doğruluğu ve milyarda bir parça frekans kararlılığı sağlar.

Sabit diskler bu damgalanmış verileri kaydeder ve istasyon yöneticileri bu sürücüleri bir ilişkilendirici aracılığıyla teknisyenlere postalar. VLBA söz konusu olduğunda, bu merkez New Mexico, Socorro’dadır ve ilişkilendirici, veri sürücülerinin içeriklerini tek bir gözlemde dijital olarak birleştirmek için kullanıma hazır bileşenleri kullanır. Gözlem bilim adamına gönderilir ve tüm süreç birkaç haftadan az sürer.