Olay Ufku Teleskobu’ndaki en yeni gelişmeler, ‘kara deliklerin tam renkli, yüksek çözünürlüklü videolarına giden bir kilometre taşı’.
Dünyanın büyük bir kısmı, Olay Ufku Teleskobu (EHT) projesinden 2019 yılında ilk kara delik fotoğrafının yayımlanmasıyla haberdar oldu. Bu kara delik, Messier 87 galaksisinin merkezindeki süperkütleli M87* kara deliğiydi. Fakat EHT aslında 2009 yılında çalışmaya başlamıştı ve 15 yıllık hizmet süresi, EHT görüntülerinin ardındaki teknik olan çok uzun temel hat girişimölçümünün (VLBI) istikrarlı şekilde geliştirilme sürecini temsil ediyordu.
Bu süreç, şimdiye kadar büyük oranda EHT’nin mevcut kabiliyetlerinden en fazla yararlanmakla ilgiliydi. Fakat 27 Ağustos’ta The Astronomical Journal bülteninde yayımlanan yeni bir makalede tarif edildiği üzere, bu kabiliyetlerde önemli bir yükselmenin eli kulağında. Makalede, ışığın 345 GHz’lik bir frekansta alınan test gözlemlerinin başarıyla yerine getirildiği aktarılıyor. EHT’nin şu an 230 GHz’de çalıştığı düşünüldüğünde, bu önemli bir ilerleme. Yeni gelişme ayrıca VLBI’nin yüksek frekanslı ışığı ölçme kabiliyeti bakımından onlarca yıldan beri gerçekleşen ilk ilerlemeyi de temsil ediyor. Bu kabiliyet, EHT’nin gelecekte çekeceği görüntülerin kalitesini artırmak bakımından önemli bir unsur.
Görüntüleri 345 GHz’de yakalayabilmek, EHT’nin M87* gibi uzak cisimlerin görüntülerini inanılmaz ölçüde yüksek detayla çekmesine, çok renkli bileşik görüntüler oluşturmasına ve EHT’de planlanan geliştirmeler tamamlandığında, muhtemelen bu cisimlerin videolarını çekmesine olanak sağlayacak. Makaleye eşlik eden materyalde, böyle bileşik görüntülerin nasıl görünebileceğine yönelik canlandırmalar da var.
Makalenin baş yazarı ve EHT projesinin kurucu başkanı Shepherd Doeleman, bu gelişmenin Ay’a yapılan başarılı bir inişe giden yoldaki önemli kilometre taşlarından birine benzediğini söylüyor Popular Science‘a: “Frank Borman, James Lovell ve William Anders’i Ay yörüngesine gönderip, bize o meşhur mavi mermer fotoğrafını veren Apollo 8 görevi gibi. [Hâlâ] gidecek yolumuz var ama neredeyse vardık.”
VLBI, her biri aynı cisim üzerinde eğitilen küresel bir teleskop dizisi kullanılarak çalışıyor. Her bir teleskop arasındaki mesafe, cisimden gelen ışığın her bir algılayıcıya biraz farklı zamanda ulaşacağı anlamına geliyor. Bu durum, ışığın dalga cephesinin teleskopların her birine aynı periyodun biraz farklı noktalarında ulaşması demek. Teleskopların görüntülerinin bir araya getirilmesiyle, sonrasında tek bir teleskopla asla ölçülemeyecek kadar yüksek bir detay seviyesine sahip tek bir görüntü oluşturulabiliyor. VLBI birden fazla rasathanenin tek ve dev bir teleskop gibi davranmasına olanak sağladığından, EHT’den genelde “Dünya boyutunda bir teleskop” şeklinde bahsediliyor.
Herhangi bir teleskobun temel ilkelerinden biri de uzaktaki cisimleri çözümleme kabiliyetini belirleyen iki kilit unsur olması: Bunlardan biri teleskobun boyutu iken, diğeri de ölçebildiği ışığın frekansı. EHT’nin tabiatı onu temel, optik bir teleskoptan çok daha karmaşık hale getirse de bu ilke değişmiyor; ayrıca yapılan açıklamaya göre, “EHT halihazırda gezegenimizin boyutunda olduğundan, yer tabanlı rasathanelerin çözünürlüğünü artırmak için frekans aralıklarını genişletmek gerekiyor.”
Ancak bunu yapmak son derece zor olmuş. M87*’nin ve Samanyolu galaksisinin merkezindeki süperkütleli kara delik olan Sagittarius A*’nın üç yıl sonra yayımlanan benzer görüntüsü, 230 GHz’lik bir frekansa karşılık gelen 1,3 mm’lik bir dalga boyuna sahip ışıkla oluşturulmuştu. (Bir ışığın dalga boyu ne kadar küçükse, frekansı da o kadar yüksek oluyor çünkü dalgasının zirveleri arasındaki uzaklık daha kısa olduğunda, bir algılayıcıya belli bir zamanda daha fazla zirve ulaşabiliyor.)
Bu dalga boyu, onlarca yıldır VLBI’nin sınırını temsil etmişti. Bu seviyedeki ilk gözlemler 1989’da yapılmıştı ve makalede açıklandığı üzere EHT’nin çözünürlüğünü iyileştirmeye yönelik çalışmaların çoğuna, teleskop dizisinin boyutunu artırmanın yanında bu teleskoplardaki algılayıcıların da hassaslığını iyileştirmek eşlik etmişti.
İşte yeni makale bu yüzden çok önemli: VLBI ile ölçülebilen dalga boyunda son 25 yıldaki ilk artışı tanımlıyor. Makalenin yazarları, 345 GHz’lık bir frekansa karşılık gelen 870 µm’de (0,87 mm) birden fazla başarılı ölçüm yapıldığını aktarıyor. Bu sayede EHT’nin açısal çözünürlüğü %50 kadar artmış oluyor ve 1,3 mm’dekine göre daha keskin, daha detaylı görüntüler yakalayabiliyor. Ayrıca daha geniş dalga boylarında çekilen görüntüler ile yeni ve daha keskin görüntülerin birleştirilmesiyle çok renkli, bileşik görüntüler oluşturulmasına olanak sağlıyor.
Makalede ayrıca 1,3 mm’nin ötesine gitmenin neden bu kadar zor olduğu da açıklanıyor. Dünya’nın atmosferi, 1,3 mm’ye göre 870 µm’de daha fazla ışık soğurmaya yatkınlık sergiliyor; yani EHT dizisindeki algılayıcılara, daha düşük dalga boyundaki bu ışığın daha küçük bir kısmı ulaşıyor. Atmosferdeki girişim, yere ulaşan ışığın hem daha gürültülü hem de daha zayıflamış olduğu anlamına da geliyor; ayrıca teleskopların etkisinin daha yüksek frekanslarda azalması, işleri daha da zorlaştırıyor.
Karşılaşılan bu zorlukların üstesinden teknolojik ilerlemelerle gelindi; makalede, “süperiletken-yalıtkan-süperiletken (SIS) birleşme yerlerinde meydana gelen istikrarlı iyileşmeler”den bahsediliyor. Bunların “artan bant genişliği ve alıcı hassasiyetinin temelini oluşturduğu” ve 870 µm’de yapılan test gözlemlerinin başarısında büyük önem taşıdıkları belirtiliyor. Ancak EHT’nin tabiatı itibarıyla “bağımsız rasathanelerin ortak ve uluslararası bir çabası” olduğu göz önüne alındığında, küresel işbirliği ve iletişimin önemi de vurgulanıyor. 870 µm ölçümlerin başarıyla yapılmasında en önemli unsurlardan biri, uzay çağı teknolojisinden daha alelade bir şey: Her gözlemin en uygun hava şartlarında yapılmasının sağlanması.
İlk Kara Delik Fotoğrafını Görmüştünüz. Şimdi Yapay Zekayla Onu Daha İyi Görün
EHT’ye yapılması planlanan ve toplu şekilde “Yeni nesil EHT” (ngEHT) olarak anılan geliştirmelerde, küresel işbirliğine çok daha fazla dayanılacak ve diziye daha fazla rasathane eklenip, aynı görüntüye katkı sunan birden fazla dalga boyunun kullanılmasına olanak sağlanacak. Doeleman bu sonucun, “Kara deliklerin tam renkli, yüksek çözünürlüklü görüntülerine giden bir basamak” ve “çok büyük bir adım” olduğunu belirtiyor.
Yazar: Tom Hawking/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
