Radyo Teleskoplar

Radyo teleskoplar elektromanyetik tayfın radyo bölgesindeki dalgaları yakalayıp kuvvetlendirerek gözlem yapmak için kullanılan çanak şeklinde antenlerden oluşmuş alıcı veya alıcılardır. Radyo teleskop alıcısı radyoyla hemen hemen aynı işi görür. Radyo teleskobun radyodan farkı kozmik cisimlerden gelen yayının çok zayıf olmasıdır. Bu da gelen yayının yüz milyon kattan daha fazla kuvvetlendirilmesini gerektirir. Bu yüzden radyo teleskop alıcıları daha duyarlı yapılmak zorunda ayrıca ileri radyo ve bilgisayar teknolojileri gerektirmektedir. Radyo teleskoplar elektronik ve bilgisayar alanlarındaki gereksinimlerinden dolayı bu alanlara da önemli katkılarda bulundular. Antenin büyüklüğü yani dalgaları toplayan alanın büyüklüğü önemli olduğu için radyo çanakları olabildiğince büyük yapılmaya çalışılır. Optik teleskopların ışık kirliliğinden etkilenmemeleri için ışık kirliliğinin olmadığı yerlere kuruldukları gibi, radyo teleskopların da radyo kirliliğinden uzak yerlere kurulması gerekmektedir. Optik teleskoplar minik parçacıkların atmosfer içindeki düzensiz hareketlerinden dolayı 0,5 yay saniyesinden daha fazla çözünüme ulaşamazlar.Optik bir teleskobu ne kadar büyük yaparsak yapalım bu çözünümün üzerine çıkamayız.Radyo dalgaları görünür ışık gibi atmosferden etkilenmediği için,radyo teleskopların çözünüm gücü atmosfere bağlı olmaz;ancak radyo anteninin çapı gözlem yapılan dalga boyuyla sınırlıdır. Radyo dalgaları optik ışıktan daha uzun olduğu için de radyo antenleri optik teleskopların ışığı toplayan aynalarından çok daha büyük yapılmak zorundadır.

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 modern elektroniklerden 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.

Yem Destekleri
Ya çanağın yukarısındaki odak noktasına bir besleme borusu ve alıcı asabiliriz ya da odaklanmış dalgaları birden fazla alıcıyı yerleştirebileceğimiz çanağın merkezine yönlendirmek için bir ayna yerleştirebiliriz.
Alıcıları odak noktasına, çanağın üstüne yerleştirirsek, tespit edilen sinyal, kablo ile besleme destek yapısı boyunca, kaydedilebileceği ve analiz edilebileceği yere yakın bir noktaya hareket eder. Bu birincil odak yemleri, oraya güvenli bir şekilde uyacak yem boynuzunun ağırlığı ve boyutu ve insan bakımı için bunlara ulaşmanın ne kadar zor olabileceği ile sınırlıdır.
Daha sık olarak, dev çanağın toplama gücünden en iyi şekilde yararlanmak için, odaklanmış dalgaları daha uygun bir konuma, yani yemeğin merkezine yansıtmak için ana odakta (veya yakınında) alt yansıtıcı adı verilen ikincil bir ayna kullanırız. Alt yansıtıcıların çoğu, çanağın ortasındaki farklı besleme boynuzlarını hedeflemek veya hava kalitesi koşulları hakkında veri toplamak için gökyüzünün bir bakışta görüntüsünü yakalamak için eğilebilir.

Bulaşık Yüzey
ALMA tarafından toplanan milimetre dalgaları gibi, üzerinde çalıştığımız radyo dalgalarının uzunlukları çok küçükse, teleskopun çanak yüzeyinin mükemmelliği kritiktir. Paraboldeki herhangi bir çarpıklık, çarpma veya çarpma, bu küçük dalgaları odaktan uzağa saçacak ve bilgileri kaybedeceğiz.
Ayrıca radyo teleskoplarının çalışabileceği aşırı ortamları da göz önünde bulundurmalıyız. Rüzgar ve sıcaklık farklılıkları, büyük bir radyo teleskopunun çanağının parabolünü deforme edebilir ve yerçekimi, gökyüzünün farklı bölgelerine eğilirken ağır anteni etkiler. Bu nedenle, sürekli değişen bu koşullar altında mükemmel şekillerini daha iyi kontrol etmek için ALMA tabakları küçük tutulur.
VLA ve VLBA tarafından alınan santimetre dalgaları gibi, gözlemlenen radyo dalgaboyunun boyutu çok uzunsa, çanağın şeklinin mükemmelliği, radyo gökyüzünün mükemmel gözlemlerini sürdürmek için o kadar kritik değildir. Bu tabaklar sert ve dayanıklıdır ve çeşitli koşullarda hareket etmenin ve çalışmanın zorluklarına dayanır.

Teleskop Bağlantıları
Bazı radyo teleskopların çanakları, Kuzey Kutbu Yıldızını hedef alan bir şaftın etrafında dönüyor. Bu ekvatoral kundaklar, teleskopun, sadece Dünya’nın dönme eksenini kopyalayıp ona karşı hareket ederek Dünya dönerken gökyüzünde bir pozisyonu takip etmesini sağlar. Ancak ekvatora monte edilmiş büyük radyo teleskopları inşa etmek zordur, çünkü birçok garip açıda dengelemek için milyonlarca poundluk teleskop gerektirirler. Şimdiye kadar yapılmış en büyük olanı, Green Bank’taki 140 fit (43 metre) çanak teleskopumuzdur.
Çoğu modern radyo teleskopunda, dijital bir bilgisayar teleskobu daha basit eğim ve dönüş eksenlerinde çalıştırır. Tüm gökyüzünde 17 milyon pound GBT’yi tam olarak bu şekilde yönlendirebiliriz.

Veri işleme
İlk radyo teleskoplarında, uzaydaki gaz moleküllerinin sinyal moleküllerini izlemek için tek ve belirli frekansları ayarlamak zorunda kaldık. Modern radyo teleskopları, bilgisayarların frekans bandını onlarca ila yüzlerce megahertz arasında değişebilen birkaç bin ayrı kanala böldüğü çok sayıda frekansı aynı anda gözlemler. Bu yenilik, radyo teleskopları siyah beyaz kameralara eşdeğerden tam renkliye değiştirdi.
En zayıf sinyalleri algılamak için teleskop, bir kameranın deklanşörünü açık tutmaya benzer şekilde, radyo kaynağına saatlerce bakmaya devam ediyor. Bilgisayar yazılımımız, astronomik olaylardan gelen sinyalleri artırmak için dalgaları tekrar tekrar eklemeye devam ediyor ve alıcıdan ve Dünya atmosferinden gelen rastgele gürültü sinyallerinin zaman içinde ortalamasını almasına izin veriyor.

Genelde devasa çanaklarıyla tanıdığımız radyo teleskoplar uzayın derinliklerinden gelen sinyalleri almamızı sağlıyor.
Radyo teleskoplar uzak yıldızların, galaksilerin ve kuasarların doğal olarak meydana gelen emisyonlarından kaynaklanan radyo sinyallerini alıp güçlendirerek çalışıyor. Radyo teleskobun başlıca iki bileşeni var: büyük bir radyo anteni ve hassas bir radyometre. Bu ikisi genellikle bir mm ile on metre arasında değişen dalga boyuna sahip radyo sinyalleri yansıtıyor, yönlendiriyor ve güçlendiriyor; böylece optik dalga boyunda anlaşılabilen bilgiye dönüştürüyor.
Radyo astronomi çağı; 1933 yılında, Bell Laboratuvarı’nda okyanus aşırı telefon hatlarında yaşanan parazitleri incelen Karl Jansk’nin tesadüf eseri Samanyolu’nun merkezinden gelen radyo dalgalarını keşfetmesi ile başladı.
Jansk, bu parazitlerin kaynağını bulabilmek için, antenini 360 derece dönebilen bir düzeneğe yerleştirmişti. Anten ne zaman Samanyolu’nun merkez bölgesine doğru döndürülse, hışırtı artıyordu. Hava şartlarından etkilenmeksizin 20 mhz dolaylarında en güçlü şekilde duyulan bu hışırtının Samanyolu’nun merkez bölgesinden geldiğini anladığında ise, radyo astronomi macerası gökbilimciler için başlamış oldu.

Bu olaydan yedi yıl sonra, Grote Reber, kendi evinin bahçesine kurduğu 9 metre çapındaki yönlendirilebilir radyo teleskobu ile Samanyolu’nun radyo dalga boyunda detaylı bir haritasını çıkarmayı başardı.
Radyo astronomiyi, diğer optik teleskoplar ile yapılan gözlemlerden ayıran bazı önemli avantajları var: Radyo astronomide havanın açık ya da bulutsuz olmasını beklemenize gerek yoktur. Bulutlu ve rüzgarlı hatta fırtınalı, dahası yağmurlu ve karlı bir havada bile gözlem yapılabilir.

Ayrıca gözlem yapmak için geceyi beklemenin de bir gereği yoktur çünkü radyo dalgaları her an itibari ile yeryüzüne ulaşabilmektedir. Bu sebeple gün ışığında bile gözlem yapmanız mümkündür.
Bilim insanlarının, 1940’lı yıllardan itibaren birçok küçük radyo teleskobunu bir araya getirerek çok daha büyük çaplı tek bir radyo teleskobu ile alınabilecek görüntüler elde edebildiklerini fark etmeleri ile radyo astronomi alanında çok ciddi mesafeler katedilmiş durumda.
Radyo teleskop icadı, New Jersey, Holmdel’deki Bell Telephone Laboratuvarları, kısa dalga radyo transatlantik telefon hizmetlerinin tanıtımını araştırması ile başladı. Şirket, statik sinyallerinin ses iletimine müdahale edebileceğinden endişe ediyordu. 1931’de, Bell fizikçisi ve mühendisi Karl Guthe Jansky’ye (1905-1950) statiğin kaynağını bulmak için talimat verildi. Yüksek kaliteli bir 14,6 m (20,5 MHz) radyo alıcısı ve antika, tekerlek monteli bir anten sistemi kullanarak üç kaynak buldu: yakınlardaki bir fırtına, daha uzaktaki fırtınalar ve hafif bir tıslama sesi bulundu.

İkincisinin yoğunluğu her geçen gün değişti. Birkaç aylık çalışmanın ardından Jansky, sinyallerdeki dönemde bir günün yirmi dört saat olmadığını, yirmi üç saat elli altı dakika olduğunu fark etti. 1932 yılına gelindiğinde, tıslama kaynağını Samanyolu galaksisinin Yay bölgesi olarak saptamıştı. Böylece onun geliştirdiği anten, ilk radyo teleskop olarak tarihe geçti.
Wheaton, Illinois’ten bir amatör radyo operatörü ve radyo mühendisi olan Grote Reber, sonradan ilk tamamen yönlendirilebilir radyo teleskopunu (yani, hem irtifada hem de azimutta hareket edebilen) icat etti. Onun geliştirdiği by parabolik reflektörünün, gelecek nesillerde kullanılacak olan radyo teleskopunun prototipi olduğu ortaya çıktı. Reber, Cassiopeia A ve Cygnus A (1940’da) ve Andromeda Galaksisi’ndeki (1944’te) radyo kaynaklarını keşfederek radyo gökyüzünü haritaya koymaya başladı. Güneşten gelen radyo emisyonları ise II. Dünya Savaşı sırasında keşfedildi.