Teleskoplar çok uzaklardan gelen ışığı odaklamak için mercek ve aynaları kullanır. Bir ev teleskobu Ay'daki krateri veya Satürn'ün halkalarını gösterebilir. Daha büyük teleskoplar Jüpiter'in bulut şeritlerini gösterir ve en büyük olanları göklerin en derinlerine bakar. Teleskop yalnızca büyük bir büyüteç gibi görünebilir ancak bundan daha fazlasına sahip. Peki, teleskoplar nasıl çalışıyor ve çok uzağı nasıl gösteriyor?
Gözün Sınırlarını Anlamak
Teleskop 1600'lerin başlarından beri aramızda ve uzak galaksileri veya Ay'daki kraterleri görmek için kullanıldı. Teleskoplar küçük bir tüpün içinde mükemmel netlikte görüntü oluşturan şaşırtıcı cihazlardır. İnsanlar olarak çıplak gözle görebildiğimiz şeylerin bir sınırı var. Perspektif fiziği nedeniyle bir şey uzaktayken daha küçüktür ve uzaklaştıkça karanlıklaşır. Bir noktadan sonra nesneden yansıyan ve gözlerimize ulaşan yeterli ışık olmaz. Öyleyse daha uzağı görmenin iki yolu var: Mümkün olduğunca fazla ışık toplamak ve uzaktaki nesnenin görünen boyutunu artırmak. Bunu bir yolu, havadan geçip daha yoğun cama giren ışığı büken kavisli bir cam kullanmaktır.
İlk teleskop 1608 civarında Hans Lipperhey adlı Hollandalı bir gözlük yapımcısı tarafından icat edildi. Nesneleri üç katına dek büyüten, birbirine hizalanmış iki mercekten oluştu. Nesneden yansıyan ışıklar havada paralel ışınlar halinde yol alır. Bu ışınlar nesneye bakan parça olan objektif merceğine girdiğinde kırılır çünkü bu mercek dışbükey olması için şişkin biçimdedir. Tüpe giren ışık ışınları kırılarak birbirine yaklaşır ve tek bir odak noktasında buluşur. Ardından birbiri üstünden geçerek zıt yöne yol alırlar. Bu noktada görüntü artık baş aşağıdır. Ancak uzayda yukarı veya aşağı yön olmadığından önemli değil. Birbirinden uzaklaşan bu ışık ışınları teleskoba baktığımız göz merceğine girer ve mercek ışınları düzleştirip retinamızda sanal bir görüntü oluşturur. Bu görüntü göze nesneden daha yakın olduğundan daha büyük görünür.
Bir teleskobun toplayabileceği ışık miktarı objektif merceğin boyutuna bağlı. Ancak bir cam parçasını aşırı büyük yaptığınızda kullanışlı olmaz, o yüzden sınırlamalar vardır. En büyük kalıcı kırılma teleskopu 1897'de ABD'de Yerkes Gözlemevi'ne kuruldu. Bir metreden büyük çapıyla 26 ton ağırlığında geniş bir objektif merceğe sahiptir. Ancak büyük lens daima daha iyi anlamına gelmiyor. Kırılmalı lensler ışık kaybı problemine sahip. Lensten geçmesi gereken bazı ışıklar geri yansır. Pencere camından yansımanızı görmenize benzer ve uzak sönük yıldızları incelerken sorun yaratır. Bu yüzden yansıtmalı teleskop geliştirildi.
Kırılmalı Teleskop ve Yansıtmalı Teleskop
Teleskobu ve merceği ne denli büyük yaparsanız o denli fazla ışık kaçar. Bu probleme çözüm olarak yansıtmalı teleskop icat edildi. Refraktör yani kırılmalı teleskop gibi ışığı büyük bir cam mercekle bükmek yerine, yansıtmalı teleskop geniş kavisli aynalar kullanıyor. Aynı prensiptir ancak teknik farklıdır. Kırılmalı teleskobun kullandığı dışbükey mercek yerine, bu kez içbükey ayna kullanılır. Ayna, paralel ışık ışınlarını belirli açıda yerleştirilmiş ikinci aynaya yansıtarak tek bir noktada birleşmelerini sağlar. Bu nokta yine göz merceğine yakın bir yerdir ve görüntü yeniden genişleyerek göze ulaşır.
Tüm ışıkların yansıması gerektiğinden kırılmalı teleskoptaki ışık kaybı sorunu çözülmüş olur. Ancak kırılmalı teleskopta olduğu gibi yeterince çok ışık alabilmek için gerçekten büyük bir aynaya ihtiyaç vardır. Neyse ki büyük bir ayna yapmak büyük mercek yapmaktan çok daha kolaydır. Aynaların yalnızca gümüşlenmiş yansıtıcı yüzeyleri olması yeterlidir. Kusursuz bir eğime sahip olmaları da gerekmez.
Şu anda kullanımda olan en büyük yansıtıcı teleskop Kanarya Adaları'nda ve Gran Telescopio Canarias adını taşıyor. 10,4 metre çapında, 36 altıgen parçadan oluşan bir aynaya sahip. Kırılmalı teleskop kullanımdan kalkmadı ancak yansıtmalı teleskoplar o denli başarılı ki birçok yeni proje var. "30 Metrelik Teleskop" (TMT) adını taşıyan bir projeye 2019'da başlanmıştı. Ayrıca kısmen Avrupa ajansına bağlı olan ve Şili'nin Atacama Çölü'ne inşa edilen "Aşırı Büyük Teleskop" (ELT) 39 metrelik merceğiyle dünyanın en büyük optik teleskobu olacak.
Teleskoplar Neden Dağ Tepesine İnşa Ediliyor?
Teleskoptaki ayna veya mercek ne denli büyük olursa olsun yerdeki her dürbün atmosferik bozulma etkilerine maruz kalır. Bu durum yıldızların titrek görünmesine neden olur. Çıplak gözle baktığınızda yıldızların parıldamasını sağlayan bu etkidir. Bundan kaçınmak için çoğu araştırma teleskobu havanın daha ince olduğu ve çok daha az ışık kirliliğinin olduğu dağ tepesine inşa ediliyor. Bu en büyük teleskopların olduğu gözlemevleri kubbe biçiminde ve güneş ışığını yansıtması ve içeriyi serin tutması için beyaz veya gümüşe boyanır. Ayrıca kentten uzakta olmak kent ışıklarının hava moleküllerinden yansımasını azaltıyor.
Bir teleskobu uzay boşluğuna fırlatarak atmosfer etkisini tamamen ortadan kaldırabilirsiniz. 1990'da hazırlanan Hubble Uzay Teleskobu bunların en ünlüsü. Yansıtmalı teleskoptur ve uzak galaksilerin ve bulutsuların en net görüntülerini kaydetti.
Teleskop Türleri
Buraya dek yalnızca gözlerimiz gibi görünür ışığı toplayan ve büyüten teleskopları konuştuk. Uzak nesneleri gözlemlemenin çok daha yaratıcı yolları var. Örneğin uzayın derinliklerinden yansıyan ısı kaynaklarını izleyen kızılötesi kameralarla donatılmış Spitzer Uzay Teleskobu ya da James Webb Uzay Teleskobu ve gezegenlerin geçişini tespit etmek için hassas görünür ışık fotometrelerini kullanarak aynı anda 100.000'den fazla yıldızı kaydedebilen Kepler Teleskobu var.
Gözün Göremediği Uzun Işığı Toplamak
Kızılötesi teleskoplar kırmızı ışıktan uzun dalga boylarını görüntüler. İnsanlar bu ışığı göremez ancak ısı olarak hisseder. Yer tabanlı teleskoplar uzaydan yansıyan kızılötesi ışığı alamaz. Havadaki su buharı ışığı aletlere ulaşmadan emer. Jüpiter veya yıldızlar kızılötesi teleskop ile çok daha parlak görünür. Ayrıca kızılötesi ışık uzaydaki toz bulutundan geçebildiğinden, kızılötesi teleskoplar diğer teleskopların göremediği toz bulutlarının arkasını gösteriyor.
Mikrodalga teleskoplar vardır. Büyük Patlama'dan sonra tüm evren soğumaya başladı ve patlamadan kalan radyasyon (ışınım) hala soğuyor. Bu yüzden bu ışık çok düşük enerjiye sahiptir. Düşük enerjili ışık daha uzun dalga boyuna sahip olduğundan kızılötesi ışıktan bile uzundur. Bu ışık mikrodalga spektrumunda yer alıyor ve ancak mikrodalga teleskobu ile görüntülenebilir.
Radyo teleskopları kızılötesinden uzun dalga boylarını yakalıyor. Radyo dalgaları kulağa ses dalgası gibi gelse de onlar da ışıktır. Radyo dalgaları dağ kadar geniş veya birkaç cm kadar küçük olabilir. Dünyada çok sayıda radyo teleskopu var. Radyo dalgası çok uzun olduğundan toplamak için pürüzsüz lens veya aynalar gerekmez. Porto Riko'daki eski Arecibo teleskobu bunlardan biri. Event Horizon Teleskobu tüm dünyada 10 radyo gözlemevinden oluşan bir ağa bağlı ve 2019'da bir kara deliğin ilk görüntüsünü kaydetti.
Gözün Göremediği Kısa Işığı Toplamak
Dalga boyu görünür ışıktan çok daha kısa ve dolayısıyla enerjisi çok daha yüksek olan ışık türleri var.
Ultraviyole teleskoplar dalga boyu mor ışıktan kısa olan ışığa odaklanır. Güneş yanığı böyle bir ışıktan kaynaklanıyor. UV ışığı Güneş'ten daha sıcak yıldızları bulmada kullanılır. Birçok genç yıldız UV ışığı saçıyor ve oluştukları galaksiye dair bilgiler verir. Patlayan yıldızın geçirdiği süpernovadan doğan şok dalgası toz veya gaz bulutuna çarptığında da UV ışını görülüyor.
X ışını teleskopları oldukça önemlidir. X ışınları hem görünür hem de UV ışığından daha kısalar. Uzayda bu dalga boyları kara delik ve süpernova gibi çok yüksek enerjili nesnelerden gelir. NASA'nın IXPE adlı X ışını teleskobu manyetik alanın bir nesnenin X Işınını nasıl biçimlendirip yönlendirdiğini araştırıyor.
Gama ışını teleskopları en gizemli ışık türünü inceliyor. Gama var olan en yüksek enerjili dalga boyudur ve büyük ölçüde gizemden ibarettir. Gama ışını teleskopları uzayın en uzak noktalarına bakar. Bazen gama ışını patlaması adı verilen ani bir parlama algılarlar ve bu olduğunda patlamanın diğer dalga boylarında da görünür olup olmadığını anlamak için her türden teleskop o noktaya çevrilir.
