Kozmik şafak

Yıldızların doğumuna tanıklık etmek, ancak, çapı Dünya’nın pek çok kentinden büyük bir teleskopla mümkün olabilir. Peki böyle bir teleskop var olabilir mi? O zaman ALMA’ya merhaba deyin...

Bir Mayıs sabahı... İki kamyonet, Şili’de, Atacama Çölü’ndeki sessiz sakin San Pedro kentinden geçti, toprak yoldan dağa tırmanmaya başladı. 1994 yılıydı ve bu iki kamyonetteki beş adam, yeryüzünün en yüksek, en kuru ve en düz yerini bulmak gibi tuhaf bir arayıştaydı.

Son 1,5 haftayı Atacama Çölü’nde diğer bazı yerleri inceleyerek geçirmişlerdi. Bu yerlerden biri çölün Arjantin tarafındaydı. Şimdiyse aralarından birinin, Şilili gökbilimci Hernán Quintana’nın, Şili ordusundan aldığı haritayı takip ederek Chajnantor Platosu’na çıkan bir yol arıyorlardı. 5 bin metredeki plato, neredeyse Everest’e tırmanan dağcılara hizmet veren iki ana kampla aynı yükseklikteydi.

And Dağları’nın, doğuda, Amazon üzerinde toplanan bulutlara bir set oluşturması ve batıdan, Büyük Okyanus’tan gelen rüzgârların soğuk Peru Akıntısı’nın (eski adıyla Humboldt Akıntısı) üzerinden geçerken pek de nem toplayamaması nedeniyle Atacama Çölü, Dünya’nın en kurak yerlerinden biri olarak biliniyor. Burada yıllık ortalama yağış miktarı 1,5 santimetrenin altında.

Çölün fazlasıyla ücra, havasının ise yaşanmayacak kadar ince ve kuru olması –ki bu, gece gökyüzünü gözlemlemek için idealdi– çokuluslu birkaç büyük teleskop projesini çoktan buraya çekmişti. Bu projeler büyük oranda, evrenin optik dalga boylarında, insan gözünün görebildiği ışık tayfı aralığında, görülebilen küçük bölümüne bakmak üzere tasarlanmıştı. Quintana ve yanındakilerse farklı bir tür teleskop için uygun bir yer arıyordu; galaksileri örten, yıldızların çevresinde dönen ve yıldızlararası uzay boyunca uzanan toz ve gaz perdelerini delip geçmek üzere tasarlanmış bir teleskoptu bu. Projenin tasarlanıp inşa edilmesi yaklaşık 20 yıl alacak ve maliyeti bir küsur milyar doları bulacaktı. Ama her şeyden önce, doğru yeri bulmaları lazımdı.

Evrenceki cisimler ne kadar sıcak veya soğuk olduklarına göre çeşitli dalga boylarında enerji yayar. Örneğin, patlayan süpernovalar olağanüstü sıcaktır. Milyarlarca Güneş’in ışığına denk ve görünür bir ışık yaymanın yanı sıra, özel teleskoplarla tespit edilebilen kısa dalga, yüksek enerji x ve gama ışınları salarlar. Tayfın diğer, soğuk ucuna doğru bulunan kuyrukluyıldız ve asteroitler ise gözlerimizin ve optik teleskoplarımızın görebildiğinden daha uzun kızılötesi dalga boylarında enerji yayarlar.

Evrenin büyük bölümü bu sözü edilenlerden de soğuktur. Yıldızları oluşturan toz ve gaz bulutları, atomların artık hareketsiz hale geldiği mutlak sıfır sıcaklığından sadece az biraz daha sıcaktır. Benzer ortamlarda doğan gezegenlerin tohumlarını ise, yeni doğmuş yıldızların çevresinde dönen sisin içinde birbirine yapışan toz ve gaz parçacıkları oluşturur.

1960’lı yıllarda bu “soğuk evren”i delip geçmeye çalışan gökbilimciler, kısa sürede, kızılötesinden uzun da olsa tayfın milimetre ve milimetre–altı kesimlerindeki dalga boylarının saptanmasında karada bulunan antenleri kullanmanın ne denli zor olduğunu fark etmişti. İlk sorun, muazzam miktardaki parazitle nasıl başa çıkılacağıydı.

Gezegenimizin atmosferinden fazla bir engele takılmadan geçen görünür ışığın aksine, milimetre ve milimetre–altı dalgalar, tayfın aynı aralığında radyasyon yayan su buharı tarafından emilir ve saptırılır, bu da gökyüzünden gelen dalgalara dünyevi bir gürültü ekler. Milimetre ve milimetre–altı dalgalar bir yandan da görünür ışıktan çok daha az enerji taşımaları nedeniyle, toplama alanı devasa olan bir çanak antende dahi zayıf bir sinyal oluşturur.

Bilim insanlarının geliştirdiği çözüm, havası çok kuru bir yerde birkaç anteni belli bir sıra halinde yerleştirip tek bir teleskop olarak çalışmaları için sinyallerini birleştirmek oldu. 1980’li yıllara gelindiğinde küçük ölçekli bazı anten dizinleri Japonya, Fransa ve ABD’de (Hawaii ve Kaliforniya’da) çalışır haldeydi. Kısa süre içinde, teknolojik ilerlemeler sayesinde çok daha büyük anten dizinlerini ve çözümleme gücü çok daha yüksek olan devasa bir objektifi hayal etmek mümkün hale geldi. Gereken tek şey, antenler arasındaki mesafeyi kilometrelere uzatmayı olası kılacak kadar yüksek ve düz bir yer bulmaktı. Çanakların da taşınabilir olması halinde, ince ayrıntıları görebilmek için aralarındaki mesafe ayarlanıp teleskopun hassasiyeti değiştirilebilirdi. Birbirlerinden uzak yerleştirildiklerinde, örneğin bir yıldızı çevreleyen toz diski gibi küçük bir hedefe odaklanmak üzere, zum yapabilirlerdi. Antenleri bir öbek halinde yerleştirmekse uzaklaşma etkisi yaratacak, örneğin bir galaksi gibi büyük cisimleri görmeye yarayacaktı.

Bu tür bir teleskop için Avrupa, Japonya ve ABD’den en ideal alanı bulmaya gelen araştırma grupları, Atacama Çölü’nde toplanmıştı.


1994 baharında yapılan keşif gezisinden önce, haftalar boyunca, çölün askeri haritalarını inceleyen Hernán Quintana, sadece San Pedro de Atacama üzerindeki yüksek arazinin gerekli koşulların tümünü karşılayacağı görüşündeydi. Ancak oraya ulaşmak kolay değildi.

Cornell Üniversitesi’nden Riccardo Giovanelli de Güney Avrupa Gözlemevi’nden (ESO) Angel Otárola, Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi’nden (NRAO) Paul Vanden Bout ve Robert Brown ile birlikte Quintana’ya eşlik ediyordu. Giovanelli’ye göre bu, “Yavaş ve acı dolu bir yolculuktu çünkü tekerlekler durmadan kuma saplanıyordu.” San Pedro’dan çıkıp yolu yarıladıklarında, Vanden Bout ve Otárola’nın kamyoneti bozulmuş, diğerleri Jama Geçidi’nin tepesine ulaşabilmişti. Yine Giovanelli’nin ifadesiyle, “Gökyüzü muhteşem güzeldi ve ancak bu kadar masmavi olabilirdi.”

Gökbilimcilerden biri yanında su buharını ölçmek için bir alet getirmişti. Havadaki su buharının hacmi, grubun daha önce hiçbir yerde karşılaşmadığı kadar düşüktü. Giovanelli’nin de söylediği gibi, aradıkları yerin, “yakınlarda bir yerde olduğundan kimsenin kuşkusu yoktu.” Nitekim, kısa bir süre sonra, yaptıkları ikinci keşif turunda Brown o yeri bulmuştu. Yakınlardaki bir zirve olan Cerro Chajnantor’un dibinde geniş, engin bir platoydu bu...

Uluslararası kuruluşlardan gelen üç grup da, kısa süre içinde, güç birliği yapmaları halinde tek başlarına inşa edeceklerinden çok daha kuvvetli bir anten dizini yapabileceklerini fark etmişti. 1999 yılında (ABD) Ulusal Bilim Vakfı ve ESO bir işbirliği protokolü imzaladı. Her iki kurumun, her biri 12 metre çapında 32’şer anten sağlamasında anlaşmaya varıldı. Japonlar ise tamamlayıcı bir dizinde kullanılacak 16 anten sağlayacaktı.

Dünyanın en ıssız yerlerinden birini hareketli, modern bir gözlemevine dönüştürmeye yönelik, neredeyse 20 yıl süren çalışmalar işte böyle başlamıştı. Şili ordusunun uzun yıllar önce, kuzeydeki Bolivya’yı olası bir istiladan caydırmak için yerleştirdiği mayınlar bulunup temizlendi. Sahadan bir boru hattı geçirmeyi planlayan bir petrol şirketinin hattın güzergâhını değiştirmek için iknası, uzun müzakereler gerektirdi. New Mexico’daki testlerden sonra anten prototipleri yeniden tasarlandı. Giderler arttıkça arttı. Tartışmalara girildi, sorunlar çözüldü.

NRAO ile ESO, kısmen her ikisi de kendi kıyılarındaki imalatçıları desteklemek istediği için, belli bir anten tasarımına karar verememişti. Sonunda, kendi paylarına düşen ve sayıları 25’ere düşürülen antenleri imal etmek üzere iki tasarım ve iki tedarikçi seçtiler. Bir de sadece iki telefon hattı ve tek bir benzin istasyonu olan ufak San Pedro kasabası meselesi vardı. Projenin Kuzey Amerikalı baş bilim insanı olan NRAO’dan Al Wootten’ın söylediği şekliyle, “Kuş uçmaz kervan geçmez bir yerdeki bir dağın yamacına, küçük bir kent kondurulması gerekmişti.”

Neredeyse yüz ton ağırlığındaki antenlerin ilki Nisan 2007’de, ABD’den çıkıp Şili’nin Antofagasta limanına vardı. Bir polis konvoyunun eşlik ettiği kamyon devasa çanağı dağdan yukarı taşırken, yolun bir tarafından diğerine doğru güdülen lama sürüleri zaman zaman yolu kesintiye uğrattı.

İzleyen beş yıl boyunca çanaklar gelmeye devam etti. Bunların topluca tek bir teleskop olarak çalışacak biçimde konumlandırılması, olağanüstü bir kesinlik gerektiriyordu. Komut verildiğinde hepsi bir arada dönüp 1,5 saniye içinde gökyüzündeki tek bir hedefe yönelmek zorundaydı. Antenlerin sinyallerinin anlaşılır bir biçimde bir araya getirilebilmesi için alana, devasa bir süper bilgisayarın kurulması gerekliydi. Bu bilgisayar, sinyallerin, antenlerden veri işleme merkezine uzanan kablolardan kat ettiği mesafeyi bir saç teli kalınlığına kadar ayarlarken, aynı zamanda kablonun değişen sıcaklıklara göre genişleyip çekmesini de hesaba katabilecekti.

Yazının devamı ve daha fazlası National Geographic Türkiye Nisan sayısında.

Kaynak : ntvmsnbc