Avrupa Güney Gözlemevi (The European Southern Observatory – ESO), tasarladığı birinci sınıf gözlemevleriyle uzay keşiflerinde bilim insanlarının dev adımlar atmasını sağlayan bir organizasyon. ESO İletişim Departmanı’ndan Medya Yöneticisi Dr. Bárbara Ferreira ve ELT Programı Yöneticisi Roberto Tamai ile teleskop hakkında konuştuk.
Öncelikle The European Southern Observatory (ESO) hakkında sizden bilgi alabilir miyiz? Kuruluşu, vizyonu ve misyonu hakkında.
Avrupa Güney Gözlemevi (ESO), dünya çapındaki bilim insanlarının herkesin yararına olacak evrenin sırlarını keşfetmelerini sağlar. Biz, birinci sınıf gözlemevleri tasarlıyor inşa ediyor ve işletiyoruz. Dünyanın dört bir yanındaki gök bilimciler, heyecan verici soruların üstesinden gelmek ve astronominin büyüsünü yaymak için teleskoplarımızı kullanıyor: Evren nasıl var oldu? Kara delikler nedir? Evrende yalnız mıyız?
ESO, 1962 yılında, Avusturya, Belçika, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Almanya, İrlanda, İtalya Hollanda, Polonya, Portekiz, İspanya, İsveç, İsviçre ve Birleşik Krallık olmak üzere 16 üye devletin destekleriyle kurulan hükûmetler arası bir kuruluş. Ayrıca ev sahibi ülke Şili ile de stratejik bir ortaklık yürütüyoruz. En iyi teleskopları inşa etme ve uzay araştırmalarıyla insanlığa hizmet etme amacı güden organizasyonumuzda 30’dan fazla ülkeden 750 civarında çalışan bulunuyor. ESO, sayıları 130’u aşan ülkeden 22.000’den fazla kullanıcıya ise altyapı, teknoloji ve veri sunuyor.
Tüm teleskoplarımız şu anda gökyüzünü gözlemlemek için benzersiz koşullara sahip muhteşem bir yer olan Şili Atacama Çölü’nde bulunmakta. ESO, Şili’de üç gözlem alanı işletiyor: La Silla, Paranal ve Chajnantor. Ek olarak Paranal Gözlemevi’nin bir parçası olarak işletilecek olan Cerro Armazones’ta bulunan ESO’nun “dünyanın gökyüzündeki en büyük gözü” olan Son Derece Büyük Teleskobu’nu inşa ediyoruz.
ESO’nun ilk gözlemevi olan La Silla’da dünyanın en üretken 4 metrelik teleskoplarından ikisini kullanıyoruz. Paranal, ESO’nun dünyanın en gelişmiş optik teleskoplarından biri olan Çok Büyük Teleskobunun (VLT) ve eşsiz Çok Büyük Teleskop Girişimölçerinin (VLTI) yanı sıra VISTA gibi araştırma teleskoplarının evidir. Gelecekte Paranal dünyanın en büyük ve en hassas gama ışını gözlemevi olan Cherenkov Telescope Array (CTA) South’a da ev sahipliği yapacak ve işletecek. Uluslararası ortaklarla iş birliği içinde ESO, Chajnantor platosunda ALMA’yı işletiyor. ALMA, bilim insanlarının evrenin ışığının milimetre ve milimetre altı dalga boyu aralığında araştırmasına olanak tanır.
ESO’nun genel merkezi, Almanya’da Münih yakınlarındaki Garching’de bulunuyor. Burada endüstri ortaklarımızla birlikte en son teleskop teknolojilerini tasarlayıp geliştiriyoruz. Ayrıca ziyaretçi merkezimiz ve ESO Süpernova planetaryumumuzda hem çocukları hem de yetişkinleri eğitiyoruz. Santiago’daki merkez ofislerimiz, ülkedeki örgütsel operasyonları desteklediğimiz ve ev sahibi ortak ülkemiz Şili, yetkilileri, bilim topluluğu ve topluluğu ile iş birliği yaptığımız merkezdir.
ESO’nun bilim dünyası ve uzay araştırmaları için önemini bizimle paylaşır mısınız?
ESO yer tabanlı bir astronomi organizasyonudur ve bu nedenle uzayla doğrudan ilgili değildir.
Biz tasarlıyor, yerde birinci sınıf gözlemevleri inşa ediyor ve işletiyoruz. Dünyanın dört bir yanındaki gök bilimciler, heyecan verici olayların üstesinden gelmek için teleskoplarımızı kullanıyor. Gök bilimciler, “Evren nasıl var oldu?”, “Kara delikler nedir?” ve “Evrende yalnız mıyız?” sorularını sorarak astronominin büyüsünü yayıyor.
Extremely Large Telescope’un (ELT) yapımı devam ediyor ve dünya genelinde medyada da büyük yankı uyandıran bir proje. ESO’nun öneminden bahsettiniz. Şimdi de teleskobun önemini ve vaat ettiklerini bizimle paylaşır mısınız?
2005 yılından bu yana son derece büyük bir optik/kızılötesi teleskop geliştirmek için topluluk ve endüstri bazında çalışmalarımıza devam ediyoruz. ELT ile evrenimizin daha derin noktalarında keşiflere ulaşmayı ve kozmik nesnelerin her zamankinden daha net görünümlerini kaydetmeyi hedefliyoruz. Teleskop, 39 metrelik bir aynası ile gezegenimizin en büyük kızılötesi ışık teleskobu, yani en büyük gözü olacak.
ELT ile zamanımızın en büyük bilimsel zorluklarından bazılarının üstesinden gelmeye çalışırken aynı zamanda diğer yıldızların etrafındaki dünya benzeri gezegenlerin de izini süreceğiz. Teleskop, gelişmiş teknolojisi sayesinde Güneş Sistemi dışında yaşam olduğuna dair kanıt bulan ilk teleskop olma özelliğini de kazanabilir. ELT’nin inşa projesi 2012 yılında onaylanırken 2014 yılının sonunda teleskobun Şili’nin Atacama Çölü Cerro Armazones’daki inşaatına yeşil ışık yakıldı ve temel atma töreni gerçekleştirildi.
Teleskobun yaklaşık 80 metre uzunluğunda ve 88 metre çapındaki kubbesi Şili’deki Atacama Çölü’nün zorlu ortamından teleskobu ve iç yapısını koruyacak şekilde tasarlandı. Teleskobun ana yapısı devasa nitelikteki 39 metrelik birincil ayna dâhil olmak üzere beş ayna ve optiklerini içerecek. M1, M2, M3, M4 ve M5 isimleri verilen aynaların hepsi farklı şekillere, boyutlara ve görevlere sahip olmalarına rağmen birlikte çalışacaklar. ELT, gezegenimizin atmosferinin türbülansını telafi etmek ve görüntülerinin diğer tüm teleskoplardan daha keskin olmasını sağlamak için gelişmiş “uyarlanabilir optik” teknolojileri kullanacak. Teleskop, birimleri arasında bağlantı görevi gören ön odak istasyonun yanı sıra kullanıcının bilimsel gözlemler ve bakım faaliyetleri için teleskobu kullanmasına izin veren modern bir kontrol sistemine de sahip olacak.
ELT’nin 2027 yılında ana ayna segmentlerinin montajının tamamlanması, 2028 yılında ise ilk kez bilimsel araştırmalara başlaması planlanıyor. Teleskobun inşasına, Antofagasta kasabasının yaklaşık 130 kilometre güneyinde, VLT’nin evi olan Cerro Paranal’dan yaklaşık 20 kilometre uzaklıkta yer alan Atacama Çölü’ndeki 3046 metre yükseklikte bir dağ olan Cerro Armazones’ta devam ediliyor. Teleskobun inşasında 10.000 tona yakın çelik kullanılıyor.
Kara delikler, dış gezegenler, genişleyen evren… ESO’nun gerçekleştirdiği önemli astronomik keşiflerden bahseder misiniz?
ESO’nun teleskoplarıyla yapılan gözlemler astronomi alanında birçok buluşa yol açtı. ESO teleskopları sayesinde gerçekleştirilen 10 büyük keşiften size bahsedebilirim.
1 - Samanyolu Kara Deliğinin Yörüngesinde Dönen Yıldızlar
ESO’nun amiral gemisi niteliğindeki teleskoplarından birkaçı, galaksimizin kalbinde gizlenen canavarın, süper kütleli bir kara deliğin çevresinin şimdiye kadarki en ayrıntılı görüntüsünü elde etmek adına yaklaşık 30 yıllık bir çalışmada kullanıldı. VLT (Very Large Telescope) ile yapılan gözlemler, Einstein’ın genel göreliliğinin, Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara deliğin yakınında aşırı çekim alanından geçen bir yıldızın hareketine ilişkin tahmin ettiği etkileri ilk kez ortaya çıkardı. 2020 Nobel Fizik Ödülü, “Galaksimizin Merkezinde Süper Kütleli Kompakt Bir Nesnenin Keşfi İçin” verildi.
2 - Hızlanan Evren
Patlayan yıldızların gözlemleri üzerine çalışan iki bağımsız araştırma ekibi, ESO’nun La Silla ve Paranal’daki teleskoplarından gelen verileri de kullanarak evrenin genişlemesinin hızlandığını gösterdiler. 2011 Nobel Fizik Ödülü bu sonuç için verildi.
3 - Bize En Yakın Yıldız Proxima Centauri’nin Çevresindeki Yaşanabilir Gezegenin Keşfi
Her 11 günde bir soğuk kırmızı ana yıldızının yörüngesine dönen Proxima b, yüzeyinde sıvı suyun bulunmasına olanak tanıyan sıcaklığa sahip bir dış gezegen. Bu kayalık dünya gezegenimizden biraz daha büyük ve bize en yakın dış gezegen olma özelliğini taşıyor. Proxima b, aynı zamanda Güneş Sistemi dışındaki yaşam için mümkün olan en yakın mesken olabilir.
4 - Astronomlar Bir Kara Deliğin Görüntüsünü İlk Kez Yakaladı
ESO, ALMA (Atacama Büyük Milimetre/Milimetre - Altı Dizisi) ve APEX (Atacama Öncü Deney Teleskobu) 2019 yılında galaksinin kalbindeki devasa kara deliğin paradigma değiştiren gözlemlerine katkıda bulundular. Messier 87 Olay Ufku Teleskobu (uluslararası iş birliğiyle oluşturulmuş sekiz yer tabanlı radyo teleskobundan oluşan gezegen ölçeğinde bir dizi), bir kara deliğin görüntülerini yakalamak için tasarlanırken, araştırmacılar, süper kütleli bir kara deliğin ve gölgesinin ilk doğrudan görsel kanıtını üretmeyi başardılar. Görüntü, Başak gök ada kümesindeki devasa bir gök ada olan Messier 87’nin merkezindeki kara deliği ortaya çıkardı.
5 - Devrim Niteliğindeki ALMA Görüntüsü Gezegen Oluşumunu Ortaya Koydu
2014 yılında ALMA, oluşmakta olan bir güneş sisteminin dikkate değer ayrıntılarını ortaya çıkardı. HL Tauri’nin kaydedilen görüntüleri aynı zamanda milimetre altı dalga boylarında şimdiye kadar yakalanan en keskin görüntüler oldu. Bu keşif sayesinde, oluşan gezegenlerin bir ön gezegen diskindeki tozu ve gazı nasıl süpürdüğü ortaya çıktı.
6 - Bir Dış Gezegenin İlk Görüntüsü
2014 yılında VLT, güneş sistemimizin dışındaki bir gezegenin ilk görüntüsünü elde etti. 5 Jüpiter kütleli gezegen, ortalama Dünya – Güneş mesafesinin 55 katı uzaklıkta ve kahverengi cüce durumundaki bir yıldızın yörüngesinde dönmekte.
7 - Yer Çekimi Kaynağı Dalgasından Gelen İlk Işık
ESO’nun Şili’deki teleskop filosu, 2017 yılında bir yer çekimi dalgası kaynağının ilk görünür karşılığını tespit etti. Söz konusu tarihi gözlemler, bu eşsiz nesnenin iki nötron yıldızının birleşmesinin sonucu olduğunu öne sürüyor.
Bu tür bir birleşmeye “Kilonova” (iki nötron yıldızı veya bir nötron yıldızı ve bir kara delik birleştiğinde kompakt bir ikili sistemde meydana gelir) adı veriliyor. Bu dev patlamaların yaşandığı astronomik olay sonucunda evrene altın ve platin gibi ağır elementler saçılıyor.
8 - Dış Gezegenlerin Spektrumlarının ve Atmosferlerinin Doğrudan Ölçümleri
Bir dış gezegenin etrafındaki atmosfer ilk kez 2010 yılında VLT kullanılarak analiz edildi. GJ 1214b olarak bilinen gezegen, ana yıldızının önünden geçerken yıldız ışığının bir kısmı gezegenin atmosferi üzerinden incelendi. Bu inceleme sonucunda gezegenin atmosferinin çoğunlukla buhar şeklinde su ya da kalın puslu bulutlardan oluştuğu görüldü.
9 - Bağımsız Olarak Ölçülen Kozmik Sıcaklık
VLT, 2008 yılında yaklaşık 11 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan bir galakside ilk kez karbonmonoksit moleküllerini tespit etti. 25 yıllık bir çabanın sonucunda gerçekleşen bu keşif, gök bilimcilerin böylesine uzak bir çağda kozmik sıcaklığın en kesin ölçümünü elde etmelerini sağladı.
10 - Rekor Kıran Gezegen Sistemi
2017 yılında gök bilimciler, sadece 40 ışık yılı uzaklıkta yer alan ve 7 adet gezegenimiz boyutunda gezegenden oluşan bir sistem buldular. ESO’nun VLT’si dâhil olmak üzere yer ve uzay teleskopları kullanılarak gerçekleştirilen araştırmada gezegenlerin tümü, ana yıldızları TRAPPIST-1 olarak bilinen ultra soğuk cüce yıldızın önünden geçerken tespit edildi.
Bu gezegenlerden üçü yaşanabilir bölgede yer alıyor. Ayrıca bu gezegenlerin yüzeylerinde sudan oluşan okyanuslara sahip olduğu düşünülüyor. Bu durum yıldız sisteminin yaşama ev sahipliği yapma ihtimalini artırıyor. Keşfedilen sistem hem şimdiye kadar bulunan en fazla Dünya boyutunda gezegene hem de yüzeylerinde sıvı suyu destekleyebilecek en fazla sayıda gezegene sahip olma özelliğini taşıyor.
DEPREM ve ELT
Göğü gözlemleme adına gezegenimizdeki en özel konuma sahip bir Güney Amerika ülkesi olan Şili, aynı zamanda yoğun sismik aktiviteye de sahip olan bir ülke. Sık sık depremler yaşanan ülkede teleskoplarını korumak adına da bilimsel faaliyetlerine devam eden ESO, VLT’yi depremden korumak için teleskoptaki aynanın kenarlarında, bir anda 23 tonluk aynanın tamamını aktüatörlerden kaldırabilen ve teleskobun destek yapısına sabitleyebilen bir dizi kelepçe kullanıyor. ESO Mühendisi Max Kraus, ELT’nin depremden korunması ile ilgili şunları söylüyor;
“ELT teleskobunun büyüklüğü ve ağırlığı, VLT ile aynı stratejiyi kullanamayacağımız anlamına geliyor. Cerro Armazones’un seçilen lokasyonundaki sismik riskleri incelemek için uluslararası uzmanlar görevlendirildi ve zemin koşullarını karakterize etmek için sahada uzun vadeli ölçümler yapıldı. Son bir buçuk yıldır ELT’nin ayrıntılı tasarımı üzerinde endüstri ile birlikte çalışıyoruz ve sismik riskler sürekli olarak değerlendiriliyor. ELT teleskobunun ve kubbesinin anti – sismik konsepti, teleskobun altına temelin taban katmanı ile kaya arasına yerleştirilen sismik izolatörlere dayanmakta. Bir deprem durumunda teleskop ve kubbe temeli, yer hareketlerini telafi etmek için bu izolatörler üzerinde 30 santimetreye kadar yatay olarak kayarak teleskopa gelen darbeleri en aza indirebilir. Endüstri ortaklarımız bu tasarımı zaten tamamen geliştirdi ve test etti.
Ancak depremler sadece yatay hareket etmezler, sismik dalgalar dikey olarak da hareket edebilir. Simülasyonlarımız dikey ivmelerden kaynaklanan hasarları da önlememiz gerektiğini gösteriyor. Buna “dikey sönümleme” diyoruz. ELT’nin getirdiği zorunlulukları karşılayan mevcut endüstri donanımını bulmak daha zor. Bu yüzden yeni teknolojiler geliştirmek zorunda kaldık.
Endüstri ortağımızla paralel olarak, diğer teleskoplarda ele aldığımız benzer sorunlara baktık; örneğin, 66 adet yüksek hassasiyetli antenden oluşan ALMA farklı konfigürasyonlara taşındı. 12 metre antenler, gözlemevindeki asfalt olmayan yollarda taşınırken, potansiyel olarak zarar verebilecek şoklara maruz kaldılar. Bu nedenle ESO, ALMA anten taşıyıcılarına eklenen ve başarıyla test edilen dikey bir hidrolik sönümleme (darbe emici) sistem geliştirdi.
Doğal olarak, ELT’ye de uygulanıp uygulanamayacağını görmek için bu sönümleme sistemini inceledik. Sistemin amacı, tekerlekleri ve taşıyıcı şasiyi birbirine bağlayan hidrolik silindirlerdeki yağ hacmini değiştirerek yoldan antene iletilen kuvvetleri sınırlamak. Esasen, sistem şoku antene ulaşmadan emer. Doğru yapılandırılırsa, aktif bir algılama sistemine bağlanmasına gerek yoktur. ELT sismik sönümleme teknolojisini, ELT sahasından çok uzakta bulunan bir deprem algılama sistemi kullanmadan da geliştirebilirsek, bunun süreci basitleştireceğini ve maliyet ve risklerden kaçınacağını fark ettik.
ALMA projesinde ESO, sistemin önceden nasıl davranacağını anlamak için son derece gelişmiş modelleme ve simülasyon araçlarını da uyguladı. Mühendisler daha sonra sistemin bileşenlerini optimize edebilirler. ELT için aynı kontrol uzmanları ekibi, aynaların sismik bir olaydan nasıl etkileneceğini tahmin etmek için benzer modelleme araçlarını kullandı. Hatta ELT yapımı için bir tasarım sınırı olarak geliştirilmiş deprem profillerini sürece dâhil ettiler.
İlk olarak, dikey izolasyon damperleri için ELT tasarımında en iyi konumu bulmamız gerekiyordu. Bunun teleskop azimut hidrostatik yağ yatağının hidrolik yastıkları olduğu ortaya çıktı. Teleskop, aralarında ince bir yağ filmi olan dairesel hassas raylarda bu yastıklar üzerinde döner. Bu yastıklar ALMA taşıyıcı için hidrolik tekerlek desteklerine eşdeğerdir.
Sönümleme sisteminin ana elemanı, sönümleme etkisi için gereken dikey hareketi sağlayan kısa ve geniş bir hidrolik pistondur. Hidrolik piston, hidrostatik yağ taşıyan pedler ile teleskop taban çerçevesi arasına monte edilmiştir. Silindir yağ hacmi kapalıdır ve teleskop ağırlığı bunun üzerinde durur. Her bir yastık üzerindeki ağırlıktan gelen sabit bir basınç oluşturur.
Sönümleme etkisi, standart bir hidrolik balonlu akümülatörün piston odasına bağlanmasıyla elde edilir. Akümülatör, teleskop ağırlığı tarafından üretilen basınçtan biraz daha yüksek bir basınçla yüklenir. Teleskobun normal çalışması sırasında akümülatör tamamen basınçlı gazla dolar ve teleskobu taşıyan pistonda yağ kalır. Akümülatöre yağ akışının direncini, sönümlemesini sağlamak ve pistona hızlı bir geri akış sağlamak için akümülatör ile piston arasındaki hatta bir sönümleme ve çek valf kombinasyonu monte edilmiştir.
Bir deprem durumunda, yerden yukarı doğru dikey ivme yağ akümülatöre akana kadar silindirdeki basıncı artırır. Bu, ilk büyük sismik dalga teleskopa ulaştığında otomatik olarak gerçekleşir. Yağ akümülatöre aktığı anda, teleskop akümülatördeki yumuşak bir yay olan ve sismik şokları emen gaz hacmine dayanır. Mühendislik dilinde, sistemin doğal frekansı büyük ölçüde azaltılır ve daha düşük sistem doğal frekansı, yapıyı tehlikeli ivmelerden korur. Hızlanma olayının ardından yağ otomatik olarak pistona geri akar ve sistem çalışmaya devam etmeye hazır hale gelir.
Araştırmalarımız sonucunda ELT’nin mevcut teleskop tasarımını kullanarak bir simülasyon modeli oluşturduk ve onu önerilen amortisörlerle donattık. Modeli, ELT’nin karşılaşabileceğine benzer sismik olaylara maruz bıraktığımızda, simülasyon kritik ivmelerinin, örneğin; birincil aynanın zarar verici hareketinin önemli ölçüde azaltılabileceğini gösterdi.”
ÇELİĞİN GÜCÜ
25 Mayıs 2016 tarihinde Münih yakınlarındaki Garching’de düzenlenen törenle ELT’nin geniş kapsamlı sözleşmesi ESO Genel Müdürü Tim de Zeeuw, Astaldi Yönetim Kurulu Başkanı Paolo Astaldi ve Cimolai Genel Müdürü Luigi Cimolai tarafından imzaladı. 400 milyon Euro değerindeki sözleşme, kubbe ve teleskop yapısının tasarımı, imalatı, nakliyesi, inşaatı ve montajını kapsıyor. Bu, ESO tarafından şimdiye kadar ihale edilen ve aynı zamanda yer tabanlı astronomi tarihindeki en büyük sözleşme olarak tarihe geçti.
Yaklaşık olarak 10.000 ton çelik kullanılacak projede çeliğin sağladığı katkıları öğrenmek adına ESO’nun ELT Programı Yöneticisi Roberto Tamai çelikle ilgili sorularımıza yanıt verdi;
ELT’nin inşası tamamlandığında yaklaşık 10.000 ton çelik kullanılmış olacak. Böyle bir projede çelik kullanılmasının nedenlerini ve sağladığı avantajları bizimle paylaşır mısınız?
Kubbeyi inşa etmekten sorumlu yüklenici, teleskobu ve kubbeyi üretmek için farklı malzemeleri (karbon fiber, sic, titanyum, vb.) kullanabilir. Bu projede çelik, maliyet ve performans nedeniyle öne çıktı. Ayrıca, birkaç yıllık bilinen performanslar ve yeni teleskobun getireceği performansları makul bir maliyetle simüle edebilen ilgili FEA (sonlu eleman analizi) araçları sayesinde çeliğin performansı analiz edilebilir ve öngörülebilir nitelikte. Bunlara ek olarak, çeliğin tedarik zinciri için üretim süreçleri de iyi bilinmekte. ELT’nin çalışma durumunun ve çöldeki konumunun bir başka avantajı da çelik parçalarının Şili’ye kaynak ve boyada hasar görmeden ulaştıktan sonra nispeten uzun ömürlü olmaları ve kuru atmosferdeki korozyondan daha az etkilenmeleridir.
Çelik yapının projesi hakkında bilgi verebilir misiniz, konstrüksiyon tamamlandığında yapım (imalat ve montaj dâhil) süresi ne olacak?
Kubbe ve ana yapı sözleşmesi 2016 yılında başladı. ESO’nun teleskop üzerindeki çeşitli optiklerinin montajına ve entegrasyonuna başlayacağı 2026 yılında projenin tamamlanması planlanıyor. Çeliğin üretimi İtalya’da gerçekleştiriyor. Sözleşme ayrıntılı tasarım, üretim, teslimat, montaj ve devreye almayı içeriyor.