Kızılötesi teleskoplar, astronomide uzay nesnelerinin termal radyasyonunu incelemek için kullanılan bir teleskop türüdür.
Kızılötesi radyasyon, görünür ışığın kırmızı ucu (0.74 mikron dalga boyuna sahip) ile mikrodalga radyasyonu (1-2 mm) arasındaki spektral bölgeyi kaplayan elektromanyetik radyasyondur.
Başka bir şekilde, kızılötesi radyasyon “termal” olarak adlandırılabilir….
Bildiğiniz gibi, belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılan hem sıvı hem de katı kesinlikle tüm cisimler kızılötesi spektrumda enerji yayar. Vücut tarafından yayılan dalga boyları, ısıtma sıcaklığına bağlıdır: sıcaklık ne kadar düşükse, dalga o kadar uzun ve radyasyonunun yoğunluğu o kadar düşük olur.
Kızılötesi radyasyonu inceleme alanındaki deneyler, 18. yüzyılın sonunda gerçekleştirildi. Sonra bir İngiliz bilim adamı olan William Herschel, önce spektrumun farklı bölümlerindeki ışınların ısıtma yetenekleri üzerine bir çalışma yaptı.
Yine de ısınabilen keşfedilen görünmez radyasyon, Herschel kızılötesi olarak adlandırdı .
Kızılötesi radyasyon aralığı üç bileşene ayrılmıştır :
- kısa dalga boyu bölgesi: λ = 0.74-2.5 mikron;
- orta dalga: λ = 2.5-50 mikron;
- uzun dalga boyu: λ = 50-2000 mikron.
Bazı bilim adamları, bu aralığın uzun dalga boyu kenarını ayrı bir aralıkta – terahertz radyasyonu (milimetre altı radyasyon) olarak ayırt eder.
Bilim, dünya atmosferinin kızılötesi radyasyonu yalnızca belirli bir aralıkta ilettiğini kanıtladı: 0.75-5 mikron. Işınların geri kalanı için opaktır. Bununla birlikte, kızılötesi ışıkta yıldızların gözlemlenmesi, 19. yüzyıldan beri astronomide hala aktif olarak kullanılmaktadır.
Kızılötesi teleskoplar, geleneksel astronomik tekniklerle uygulanamayan bu tür eylemleri yakalamayı mümkün kılar. İngiliz bilim adamı Charles Piazzi Smith, kızılötesi astronominin kurucusu olarak kabul edilir. 1856’da ayın termal radyasyonunu ilk kaydeden oydu.
Kızılötesi Teleskoplar Nasıl Çalışır?
Kızılötesi teleskobun çalışma prensibi, termal radyasyonu almak ve işlemektir. İlk kızılötesi teleskoplarda siyah bir yüzeye sahip folyo kullandı. Bir folyo şeridinden bir akım geçerse, metalin sıcaklığı değiştiğinde direnci de değişir.
Dolayısıyla mevcut göstergeler de değişmektedir. Bu göstergelere bağlı olarak, termal radyasyonun yoğunluğunu hesaplayabilirsiniz.
Kızılötesi Teleskop Nasıl Yapılır?
Kızılötesi teleskobun en önemli yapı taşı kriyostattır . Ortam sıcaklığına çok az bağlı olan geleneksel teleskopların aksine, bir kızılötesi teleskop çalışma sırasında sürekli olarak soğutulmalıdır, aksi takdirde uzay nesnelerinin radyasyonuna ek olarak, yakındaki tüm nesnelerin yanı sıra kendisinin de termal radyasyonunu kaydeder.
Ana sinyal gürültünün arkasında kaybolacaktır. Başlangıçta kızılötesi teleskopları soğutmak için kuru buz kullanıldı, daha sonra teleskop geliştiricileri parazite karşı daha iyi koruma için sıvı nitrojene geçti. Şu anda, çoğu teleskop sıvı helyum ile soğutulmaktadır. Modern teleskoplarda bazı modüller 3 Kelvin sıcaklığa soğutulur.
Kızılötesi teleskoplarda toplama cihazı olarak ortalama 2-4 m çapında içbükey aynalar kullanılır ve yansıtıcı yüzeyin işlenmesinin doğruluğu geleneksel bir teleskoptan çok daha düşüktür.
Kontrol ünitesi , bir kızılötesi teleskobun eşit derecede önemli bir parçasıdır. Belirli bir bilimsel programın uygulanmasından sorumlu olan, teleskobun hayati işlevlerini kontrol eden yüksek hassasiyetli elektroniklerle donatılmıştır.
Ünlü Hubble gibi hem optik hem de kızılötesi olan teleskoplar var . Isı ışınları geleneksel bir teleskopik mercek tarafından yansıtılır ve ısı ölçerin yerleştirildiği bir noktaya odaklanır. Sadece ısı ışınlarının geçmesine izin veren kızılötesi filtreler de vardır . Bu tür filtrelerle fotoğrafçılık gerçekleşir.
Kızılötesi Teleskoplar Ne İşe Yarar?
Kızılötesi teleskoplar Güneş sistemini ve gezegenleri incelemek içi kullanıldı. Termal gözlemlerin yardımıyla, bazı gezegenlerin atmosferlerinin yapısını netleştirmek, dev gezegenlerin uydularının yüzeyinde su buzu bulmak, Satürn ve Jüpiter’in kendi termal radyasyonunu keşfetmek mümkün oldu.
Kızılötesi teleskopların yardımıyla, bilim adamları, yıldızlı gökyüzünün olağan haritasından birçok açıdan farklı olan, evrenin yeni bir “ısı” haritasını çıkarmayı başardılar.
Üzerinde hem soğutulmuş gezegenleri hem de olası yeni yıldız oluşum yerlerini görebilirsiniz.
Kızılötesi Teleskop İsimleri Nelerdir? En Ünlü Kızılötesi Teleskopları
Şu anda dünyada, dünya yüzeyindeki yüksek noktalardan, stratosferik balonlardan, yüksek irtifa uçaklarından ve hatta uzay uydularından gözlemler için tasarlanmış birçok kızılötesi teleskop var. 1983 yılında ünlü IRAS teleskobu Dünya’ya yakın yörüngeye fırlatıldı . Bir yıldan fazla bir süre yörüngede çalıştı ve asıl amacı Samanyolu’nun orta bölgesinden gelen radyasyonu incelemekti.
Bir başka ünlü kızılötesi teleskop, Spitzer bir teleskop bile değil, tam teşekküllü bir gözlemevi. Ağustos 2003’te yörüngeye fırlatıldı. Hubble Teleskobu ile birlikte en uzak galaksileri incelemek için kullanılır. Teleskop, bir ark saniyeye kadar çözünürlük sağlayan 85 cm’lik bir berilyum ayna ile donatılmıştır. Ekipman sıvı helyum ile soğutulur.
Spitzer Gözlemeviyer merkezli değil, güneş merkezli bir yörüngede hareket etmesi bakımından benzersizdir. Bu, ekipmanın gezegenimizden soğuması ve parazitlerden kaçınarak sinyalleri daha doğru bir şekilde alabilmesi için yapıldı. Spitzer’in yardımıyla 2 güneş dışı gezegen, birkaç süper kütleli kara delik ve bazı yıldızların etrafındaki dev toz bulutları keşfedildi.
En yeni Herschel teleskobunun lansmanı , Ariane-5 fırlatma aracı kullanılarak Kuru kozmodromundan 14 Mayıs 2009’da gerçekleşti. Herschel, uzayda kızılötesi radyasyonun tam ölçekli çalışması için ilk uzay gözlemevidir.
Teleskop 3.5 metre çapında bir aynaya sahiptir, Samanyolu ve güneş sistemindeki nesnelerden ve Dünya’dan milyarlarca ışıkyılı uzaklıkta bulunan ekstragalaktik nesnelerden gelen radyasyonun kızılötesi kısmını incelemek için tasarlanmıştır. 17 Haziran 2013’te Herschel bilimsel görevini resmen tamamladı, sonsuza dek kalacağı Güneş’in etrafındaki yörüngeye fırlatıldı. Bilim adamları ihtiyaç duydukları tüm bilgileri aldılar ve evrendeki nesneler hakkında birçok veri topladılar.
Kızılötesi astronominin geleceği
NASA, benzersiz bir kızılötesi teleskop oluşturmak için büyük ölçekli bir proje uygulamaya hazırladı ve 18 Aralık 2021 tarihinde uzaya 6.5 metrelik aynalı James Webb Teleskobu‘nun (JWST) yörüngeye fırlattı. Yeni teleskop, optik aralıkta fiziksel olarak tespit edilmesi imkansız olan Evrendeki en uzak ve dolayısıyla en eski nesneleri aramak için tasarlandı.
Bu teleskobun lansmanı sürekli ertelendi (başlangıçta 2011’de, daha sonra 2013’te uzaya gönderilmesi planlandı), bunun nedeni teknik zorluklardı.
Webb, evreni daha önce hiç görmediğimiz şekilde görmemizi sağlayacak. Teleskobun yaratıcılarına göre, Hubble’dan daha iyi çalışacak, Spitzer’den daha uzağa ve Herschel’den başka alanlara bakabilecek. Boşlukları dolduracak ve evrenin bütünsel bir resmini oluşturmaya yardımcı olacaktır.
Kapsamlı kızılötesi gözlemler, doğmakta olan yıldızları ve gezegenleri görmemize yardımcı olacaktır. İlk galaksiler nihayet bize açıklanacak ve bu, tüm kozmolojik tarihin bir araya getirilmesine yardımcı olacak.
Teleskopların zaman makineleri olduğuna dair bir görüş var. Bu ifade, başka hiçbir şeye benzemeyen IR teleskoplara uyar. Onların yardımıyla geçmişi görüyoruz çünkü ışık ve ısının Dünya’ya ulaşması zaman alıyor.