Avuç içine sığan cam çip iki teleskobu birleştirdi: CHARIOT ilk yıldız saçaklarını yakaladı

İskoçya'daki Heriot-Watt Üniversitesi'nde üretilen birkaç santimetrelik bir cam çip, Kaliforniya'daki CHARA teleskop dizisinde iki teleskobun ışığını birleştirerek onları tek bir alet gibi çalıştırdı. Üniversitenin 27 Ekim'deki duyurusuna göre çip, CHARA'da ilk kez gökyüzü gözlemlerinde kullanıldı. Ayrıntılar, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society'de yayımlanan makalede yer alıyor. Yazarlara göre bu, lazerle cama yazılan bir ışın birleştiricinin K bandı denen kızılötesi pencerede gökyüzünde gösterildiği ilk örnek.

Çalışmanın arkasında Almanya, İngiltere ve ABD'den bir ekip var. Makalenin ilk yazarı Potsdam'daki Leibniz Astrofizik Enstitüsü'nden Aline Dinkelaker; Köln Üniversitesi, Berlin Humboldt Üniversitesi ve diziyi işleten Georgia Eyalet Üniversitesi de ortaklar arasında.

Teleskopları birleştirmek neden zor?

Bir teleskobun ayırt edebileceği en küçük ayrıntı, aynasının çapıyla sınırlı. Girişimölçer (interferometre) denen düzenekte birbirinden uzaktaki teleskopların topladığı ışık bir araya getirilir; böylece ayrıntı gücü, teleskoplar arasındaki mesafe kadar büyük tek bir aynanınkine yaklaşır. Mount Wilson Gözlemevi'ndeki CHARA dizisi altı teleskoptan oluşuyor. Işık dalgaları üst üste bindiğinde aydınlık ve karanlık şeritlerden oluşan bir desen ortaya çıkar; bunlara girişim saçakları denir. Saçakların ne kadar belirgin olduğu, yıldızın boyutu ve biçimi hakkında bilgi taşır.

Asıl zorluk, ışığın birleştirildiği yerde. Geleneksel ışın birleştiriciler çok sayıda ayna ve mercekten oluşan, hassas hizalama isteyen hacimli düzenekler. Astrofotonik denen alan ise bu işi, elektronik devrelerin elektronları yönlendirmesine benzer biçimde ışığı cam içindeki ince kanallarda yönlendiren çiplere yüklüyor. Üniversitenin açıklamasına göre çip avuç içine sığacak kadar küçük.

Lazerle cama yazılan devre

Heriot-Watt'ın Fotonik ve Kuantum Bilimleri Enstitüsü'nde Robert Thomson ve Aurélien Benoît'nın geliştirdiği çipte ışık kanalları, çok kısa süreli lazer atımlarıyla Infrasil adlı kuvars camın içine yazıldı. Makaleye göre bu cam, yaklaşık 2,2 mikrometre dalga boyundaki K bandında yüksek geçirgenlik sunuyor. Çip, CHARIOT (CHARA Dizisi Tümleşik Optik Deney Düzeneği) adlı iki teleskoplu bir deneme aletinin kalbini oluşturuyor ve diziden emekliye ayrılan JouFLU aletinin yerini aldı.

İlk ışık 2 Mayıs 2024'te, aralarında yaklaşık 34 metre bulunan iki teleskopla alındı. Temmuz 2025'te fiber bağlantıları iyileştirilmiş ikinci bir çip takıldı. Ekip bu değişiklikle ışık geçirgenliğinin yaklaşık on kat arttığını, çipin fiberleriyle birlikte toplam geçirgenliğinin yaklaşık yüzde 40'a ulaştığını bildiriyor. Bu dönemde aralarında yaklaşık 66 metre bulunan daha uzak bir teleskop çifti de kullanıldı. Çipler birkaç saat içinde değiştirilebiliyor; bu da farklı tasarımların gökyüzünde hızla sınanabilmesi demek.

Sönük yıldızlarda da çalışıyor

Makaleye göre CHARIOT, K bandında parlaklığı 2 kadirden parlak yıldızlarda yüzde 1'den daha iyi ölçüm hassasiyetine ulaştı. Saçak yakalanabilen en sönük yıldız, 5,2 kadir parlaklığındaki HD 210824 oldu ve ölçümler orta ya da kötü görüş koşullarında yapıldı. Yerini aldığı JouFLU'nun sınırı yaklaşık 4,5 kadirdi. Yazarlar, aletin daha şimdiden öncülüyle karşılaştırılabilir olduğunu ve daha sönük hedeflere ulaştığını belirtiyor.

Sınırlar da açık. CHARIOT şimdilik yalnız iki teleskobu birleştiriyor. Işık verimi de Avrupa Güney Gözlemevi'nin (ESO) Şili'deki VLTI girişimölçerinde çalışan GRAVITY aletinin fiberli birleştiricisinin altında; makale GRAVITY için K bandında ortalama yüzde 55 değerini veriyor.

Thomson, sonucu 15 yıldan uzun süre önce başlayan bir araştırma programı için önemli bir dönüm noktası olarak niteledi ve çipin teleskopları çok daha büyük tek bir teleskopmuş gibi çalıştırdığını söyledi. Dinkelaker ise teknolojiyi gerçek gözlem koşullarında göstermenin önemli bir ileri adım olduğunu vurguladı.

Hedef: dört teleskop ve ötegezegenler

Ekibin sıradaki adımları, saçakları kararlı tutmak için dizideki MIRC-X aletini aynı anda çalıştırmak, ışık kaybını azaltmak için çıkış fiberlerini kısaltmak ve 4 kadirlik yıldızlara kadar yüzde 1'in altında hassasiyete ulaşmak. Uzun vadeli plan, dört teleskobu birleştiren ve soğutulan bir çiple yıldız ışığını bilerek söndüren bir "sıfırlamalı girişimölçer" kurmak. Bu teknik, parlak yıldızın yanında kaybolan sıcak toz kuşaklarını ve sönük eşleri görünür kılmayı amaçlıyor. Üniversiteye göre yöntem, gezegen sistemlerinin oluşumunu incelemek ve ötegezegenleri doğrudan saptamak için kullanılabilir.