Bir uçakta 2,7 metrelik teleskop ile gökyüzünü saatlerce gözlemleyebileceğinizi hiç düşünmüş müydünüz? Bu yazımda uzun zamandır birçok yersel gözlemevlerinde gözlem yapmış olsam da yıllardır hayalini kurduğum SOFIA uçak teleskobuyla bu ay yaptığım gözlem deneyimini anlatacağım.
Öncelikle, “Uçakta bir teleskop mu, o da nesi?” diyebilirsiniz. Ne kadar imkansız gibi görünüyor olsa da aslında 1965’den beri uçak teleskoplar görevdeler. İlki 30 Mayıs 1965’de gerçekleşen Güneş tutulmasını en uzun süre izlemek için Convair 990 tipi bir uçağa yerleştirilen teleskop ile başlayan uçakta teleskop macerası, aynı uçağın ismi Galileo Gözlemevi olarak değiştirilerek devam etti. Normalde yeryüzünde hareketsiz duran insanlar tutulmayı sadece 2-3 dakika kadar izleyebiliyorken, bu uçakla 9 dakika 42 saniye gözlenmişti. Bu uçak, 1973‘de yaşanan hava kazasına kadar NASA projelerini takip etmek üzere gözlemevi olarak kullanılmıştı. Projenin başarısı ve gelecek vaat etmesinden dolayı daha sonra 1974 ile 1995 arasında Kuiper Hava Gözlemevi (Kuiper Airborne Observatory, KAO), ilk defa bir C-141 Starlifter kargo jetine teleskop yerleştirmek suretiyle modifiye edilerek gerçek bir gözlemevi olarak göreve başladı. KAO’nun gözlemleri, Uranüs’ün halkalarını keşfetmesinden yıldız oluşum bölgelerindeki su gözlemlerine kadar birçok keşfe yol açmıştı. Çok eski bir uçak olan KAO emekli edildikten sonra yeni nesil bilim enstrümanlarının konması problemine de cevap verebilmek için daha büyük ve daha gelişmiş bir uçağın kullanılmasına gereksinim duyuldu. Böylelikle SOFIA Gözlemevi projesi, %80 NASA ile %20 Alman Uzay Ajansı DLR’ın yaptığı anlaşma ile başladı. Özel bir Boeing 747 SP (Special Performance) uçağı satın alınıp bu işe ayrıldı ve modifiye edildi. İnşası uzun süren SOFIA’nın ilk gözlemini 26 Mayıs 2010’da yaptı ve o günden bugüne sürekli kırmızı-öte gözlemler yapıyor. Her ne kadar yıllık 85 ile 100 milyon doları bulan aşırı yüksek bütçesinden dolayı kısa yaşam süresinde bile birçok kez kapanma tehlikesi altında kalsa da, Almanya ortaklığı sayesinde uçak çalışmaya devam ediyor.
Neden kırmızı-öte olduğuna da kısaca değinelim. Kırmızı-öte, elektromanyetik tayfta radyo dalgaları, optik, ya da X-ışınları gibi enerji çeşitlerinden birisidir. Bu bölgede ışığın dalga boyu, bizim gözümüzün gördüğü optik dalga boyundan biraz daha uzundur. Gökcisimlerine baktığımızda da özellikle soğuk cisimler ya da önlerindeki gaz ve tozdan dolayı kapanmış cisimler, optik teleskoplarla kapkara görünürken (yani hiçbir şey görünmezken), kırmızı-öte bölgede rahatlıkla görüntülenebilirler. Dolayısıyla kırmızı-öte astronomisi bu tür cisimlerin gözlemleri konusunda bize yepyeni gözlem kapıları açar. Tabii her güzelin bir kusuru vardır, kırmızı-öte gözlemlerinin en büyük düşmanı atmosferdeki su buharı. Dolayısıyla yer yüzeyinde bulunan teleskoplar atmosferdeki su buharından büyük oranda etkilendiğinden dolayı, su buharının üzerine çıkmak gerekir. O nedenle ya uzay teleskobu yapılabilir ya da SOFIA gibi 44000 feet (13,5 km)’e kadar yükselip atmosferdeki mevcut su kütlesinin %99’unu altınıza alabilirsiniz.
SOFIA Teleskobunda bir gece
SOFIA Teleskobuyla gözlem yapmak için her yıl proje çağrısı yapılır. Geçen sene yazdığımız projede, birkaç yıldız oluşum bölgesinde oksijen atomunu gözlemek üzere SOFIA’dan 4,8 saatlik gözlem zamanı talep etmiştik. Teleskop zamanı tahsis komitesinin bütün başvuruları tek tek değerlendirmesi neticesinde, bizim projemiz 1. seviye öncelikli olarak kazandı ve dolayısıyla bütün gözlem zamanımızın garanti olarak gözlemlenmesi planlandı. Projenin yürütücüsü olan astrofizikçilerin de kendi gözleminin yapıldığı gece SOFIA ile uçabilme hakkı olabiliyor. 4 Aralık gecesi, benim projemdeki gökcisimlerinden birinin 1 saatlik gözlemi planlandı ve ben de bu gece için uçuş takımına katıldım.
Ve macera başlıyor
SOFIA Teleskobu yıl içinde Dünya üzerinde iki noktada bulunuyor. Kuzey Yarımkürede iken California Palmdale’de bulunan NASA Armstrong Uçuş Araştırma Merkezinde ve Güney Yarımküre’de iken de Yeni Zelanda’da bulunuyor. Bu iki noktada bulunmalarının sebebi, hem bütün gökcisimlerini yıl içerisinde gözleme olanağına kavuşmak hem de kış aylarında uzun gece süresi olduğundan sürekli kış ayında çalışabilmek diyebiliriz. Ben, 1 saatlik gözlemim için Palmdale’deki merkeze doğru hareket ettim. Bana sadece bir saatlik mesafe olan Pasadena’dan gittiğim için uzun yolculuk yapmamış olsam da, o gece gözlemi olan diğer üç astrofizikçinin birisi Paris’ten, diğer ikisi de Texas’dan gelmişlerdi. Şans eseri Texas’tan gelenleri önceden tanıyordum ve Paris’ten gelen doktora öğrencisinin de danışmanını tanıyordum. NASA Armstrong Uzay Merkezine gelmeden öncesinde, bize geceye hazırlık için ne zaman, ne yapılacağına dair bilgilendirme yapılmıştı. Her ne kadar uçuş akşam olsa da erkenden merkeze varıp gerekli ön eğitimleri almamız gerekiyordu.
Her ne koşulda olursa olsun, uçağa binen herkesin egress eğitimi adı altında çok yüksek güvenlik eğitiminden geçmesi gerekiyor. Diğer gözlemciler de erkenden gelerek saat 14:00’de egress eğitimi hangarda genişçe bir odada başladı. Eğitim çok ilginç güvenlik senaryoları içeriyordu. Örneğin uçak okyanusa düşse ya da kimsenin olmadığı bir noktaya düşse, ya da başka bir yere zorunlu iniş yapsa, türbülans anında, vb. gibi normalde aklınıza gelmeyecek bin bir türlü senaryo anında ne yapmalısınız gibi aşırı detaylı bir prosedür listesi hazırlanmış ve her duruma uygun alet ya da hazırlık vardı. 1 milyar dolarlık uçak teleskop olunca her türlü detayın işlenmesi elbette sürpriz değil. 45 dakika süren eğitimden sonra 18:15’deki misyon brifingine kadar serbest olarak bekledik. Tam 18:15‘de görevli birisi bizi uçuş öncesi brifing salonuna götürdü. Kapı açıldığında bir anda şok oldum. İçeride en az 30 kişi NASA, DLR armalarıyla uçuş tulumlarını giyinmiş bir şekilde bizim o geceki gözlemimizde görev yapmak üzere biz gözlemcileri bekliyorlardı. Burada küçük bir not bırakayım, biz astronomlar hiç de alışkın değildir bu şekilde büyük bir takımın aynı anda ve sadece sizin için hazır bulunmasına.
Genelde bir teleskoba gittiğimizde bizi teleskop operatörü ve destek astronom karşılar. Gece başında bize teleskobun kullanımıyla ilgili bilgi verirler, sonrasında da gece boyunca yalnız bırakırlar. Ama böyle askeri brifing alır gibi dev ekran, o geceki uçuş ile ilgili her şey karşımızda ve onlarca kişi sizin için hazırda görünce heyecan yaptım. Ekrandaki her bir madde için misyon direktöründen tek tek onay bekleniyor. Önce hava durumu ile başladı, “Yeşil” onayı alındıktan sonra uçuş ayaklarının her bölümünde hava katmanlarının durumu ve sonrasında uçuş rotası gösterildi. Uçuş rotası her bir astronomik cismin gözlem süresi ile belirlendiğinden dolayı, dakika dakika gece boyunca ne olacak bütün plan önümüzdeydi. Sonra teleskop operatörleri, teleskobun anlık durumunu paylaştı. Benim projemde de Almanya’nın upGreat adlı bilim enstrümanını kullanacağımızdan, Almanya Köln ve Bonn Üniversitelerinden gelen mühendisler ve astronomlar da uçuşa katılacaklardı. Onlar da enstrümanın anlık durumu hakkında brifing verdiler.
Sonrasında astrofizikçilerin her birinin akşam gözleyeceği kaynaklar ile ilgili birer slaytlık hazırlık yapılmıştı. Ben ve diğer astrofizikçiler önce kendimizi tanıtarak akşam ne gözleyeceğimizi, bilimsel amaçlarımızı ve bu gözlemin başarılı sayılması için ne görmemiz gerektiğini tek tek anlattık. Birçok parametre aynı anda yeşil onayı aldıktan sonra misyon direktörü, “Go” onayı vererek, hep beraber uçağa doğru hareket ettik.
Uçuş planı
Yoksa bir problem mi var?
Uçağa bindikten sonra hazırlıklar başladı. 19:35’de motorlar çalıştırılıp, 20:16’da da kalkış planlanmıştı. Uçuşa katılan astronomlardan birisi Texas’tan üçüncü kez geldiğini ve önceki iki seferde de son anda bir şeyler olduğu ve hiç uçamadığını söyleyince korktum. Aslında her şey yolunda gidiyordu, ta ki uçaktaki uyarı ışıklarından birisinin yandığı bilgisi gelene kadar. Astronom arkadaş, eyvah yine oldu deyince, bizi endişeli bir hal aldı. Uçuş sırasında her şey misyon direktörünün kontrolü ve onayı doğrultusunda gerçekleşiyor, o nedenle ağzından çıkacak her şey orada kural haline geliyordu. O sırada uyarı ışığının uçuşu etkileyip etkilemeyeceğine dair bilgiler verilirken, biz de misyon direktörünün kararının bekliyorduk. SOFIA’nın bir saatinin 100 bin dolar ve bütün gecenin maliyetinin 1 milyon dolar tuttuğunu düşününce o kararı veren misyon direktörünün yerinde olmak istemezdim dedim. Direktör “tamam” onayı verdikten sonra uçak tam zamanında havalandı. Burada küçük bir not da eklemem gerekir ki, bir sonraki gecenin uçuşu iptal edilmiş, yani bayağı şanslıydım.
Toplam 10 saatlik uçuş planımız vardı. Önce bir saat kadar kuzeye gidip sonra doğuya doğru Amerika’nın iç bölgelerine ilerleyip, sonra yönümüzü kuzey-batı istikametine çevirip Kanada’yı da geçtikten sonra Alaska’ya kadar gidip geri dönecektik. Uçuş yönü, projelerdeki astronomik cisimlerin doğrultularına doğru belirlediğinden her gecenin uçuş rotası çok farklı oluyor. Bizim uçuşumuzda toplam 5 proje olduğundan gözlemler için 5 farklı yere yolculuk yaptık. Uçuşta yer alan herkesin kendine has görevi var ve dolayısıyla özel koltukları bulunuyor. Uçak yüksek oranda modifiye olduğu için zaten en arka kısmında teleskop bulunuyor ve teleskoba ancak belli bir mesafeye kadar yaklaşabiliyoruz. Uçağın ortasında misyon direktörü ve yardımcısı, teleskop mühendis ve operatörleri, teleskobun destek astronomları, bilim enstrümanının mühendis ve astronomlarının koltukları ve tabii bir de uzay istasyonu yönetir gibi misyon kontrol bilgisayarları ve birçok ekran yer alıyor. En öndeki business koltuklarda da bizim gibi misafir astrofizikçilere ayrılan koltuklar bulunuyor.
Nihayet havadayız
Hem uçakta az kişi hem de kimsenin bavulu da olmayınca, hafif uçak kısa sürede 13 km’ye yükseldi. Kemer ikaz ışıkları sönünce herkes hareketlenmeye başladı ve teleskobun kurulması için hazırlıklar başladı. Benim gözlemim gecenin ikinci yarısının başında yani Alaska’ya varış istikametinde olacağından ilk anlarda serbesttim. En büyük hayal kırıklığını misyon direktörünün “telefonları kapatın” dediğinde yaşadım. Hem birçok fotoğraf/video çekmeyi planlıyordum, hem de telefondan kitabımı okurum diye düşünürken “uçak modu bile değil, tamamen kapatılması gerekiyor” denince uzun zamandır kapanma nedir bilmeyen telefonum da sonunda bu hissi tatmış oldu. Diyeceksiniz, bu kadar gelişmiş bir teknolojide her şeyi çözmüşler, hala cep telefonunu mu çözememişler? Aslında sorun uçakta cep telefonu değildi, teleskopta kullanılan bilim enstrümanının, telefonun frekansından etkilenme durumu olabileceğinden sadece telefon değil, mikrodalga fırın bile kullanmak yasaktı. Yani teleskobun diğer bilim enstrümanı kullanıldığı zamanlarda bu yasaklar yokmuş.
Ben de boş vaktimi diğer gözlemcilerle ve o anda işi olmayan herkes ile konuşarak hem teleskop hakkında hem de uçuşlar hakkında bilgi alarak geçirdim. Benden önceki gözlemler çok iyi geçti, hedeflenen gökcisimlerinde beklenilen sinyaller tespit edildi. Bu sırada sadece bir kez türbülans oldu ve ciddi sarsıntı yaşamış olsak da teleskop kısa sürede hemen toparlanıp gözlemlere devam etti.
Teleskopta, uçakta olan titreşimleri anında sönümleyici araçlar bulunuyor. Gözlem sırasında teleskobun hareket sönümleyicilerinin hafifçe titreştiğini görebiliyorsunuz. Aslında teleskop uçağa tam olarak yapışık değil, basınçlı bir yağ yatağında düşünülebilir. Dolayısıyla örneğin uçaktan kaynaklanan ya da dışarıdaki rüzgardan dolayı oluşan titreşim halinde, teleskop anında bu harekete zıt ve eşit yönde titreşim yaratıyor ve teleskop sanki hiç hareket etmemiş gibi sabitleniyor. Bunu da teleskop, projenin o anda gözlenen gökcismine yakın ama parlak başka bir yıldıza kilitlenip buna sürekli takip ederek yapıyor. Teleskop bu parlak yıldızı sürekli görebilmek için dolayısıyla sönümleyicileri kullanarak teleskobu sabit tutuyor. Hatta sönümleyiciler öyle çalışıyor ki, sanki 10 metre temeli olan dağ tepesindeki bir teleskobun yaşayacağı sarsıntı kadar sarsıntı hissediyormuş, yani olabildiğince durgun.
Benim gözlem saatim gelince, enstrüman mühendisleri ve destek astronomumun olduğu bölüme gittim. Biraz sönük bir kaynak olduğundan dolayı, 1 saat boyunca tek bu noktaya bakmayı planlamıştım. Bunu bir nevi fotoğrafçılıktaki poz süresi olarak düşünebilirsiniz. Artık fotoğraf makineleri poz süresini otomatik ayarlıyor ama eğer ki SLR kamera tarzı makinelere denk gelirseniz, gece fotoğrafı çekmenin ne demek olduğunu o zaman daha iyi anlarsınız. Örneğin cep telefonunuzla gece bir şehir manzarası fotoğrafı çektiğinizde genelde fotoğraf karanlık çıkar. Hele ki önünüzde kendiniz ve arkanızda şehir ışıkları görünsün istiyorsanız, ikisinden birini ancak çeker ya da sadece sizi gösterir, arkadaki şehir ışıkları pek görünmez. Bunun sebebi poz süresini kısa tutmaktan kaynaklanır. Eğer ki karanlık gece fotoğraflarında poz süresini uzun tutarsanız, deklanşör açılır ve siz kapatana kadar ışık toplamaya başlar. Uzaktan gelen ışık biriktikçe fotoğrafınızdaki netlik artar. Gelelim teleskopta olan duruma. Bunun aynısını düşünebilirsiniz, çünkü çok uzaklardan gelen ışığın bir nevi fotoğrafını çekmeye çalışıyorsunuz, bunu da ancak deklanşörü uzunca bir süre açık tutmakla başarabilirsiniz. Benim de tek bir gökcisminde 1 saat ya da daha da uzun gözlem yapmaya çalışmamın sebebi de bu. Tabii ben burada fotoğraf değil, oksijen atomunun tayfını almaya çalışıyorum. Yani eğer bir bölgede oksijen atomu varsa, belirli bir frekanstan ışık gönderir. SOFIA teleskobu da geniş bant ağında, bu frekansa da duyarlılık gösterdiğinden dolayı ben teleskobu oksijen atomunun yayın yaptığı frekansa ve yönünü de merak ettiğim yıldız oluşum bölgesine yapınca, eğer orada bu atoma dair bir şey varsa tayfta bir pik elde etmem gerekiyor.
Veriler gelmeye başlıyor
Gözlem devam ettikçe gelen veriler anında enstrüman astronomlarınca indirgeniyor ve sinyal tespit edip edemediğimizi görüyordum. Gözlemlerin en heyecanlı anı bu andır, çünkü uzun zaman önce proje yazarsın, uzunca bir süre kabul aşamasını beklersin, kabul edildikten sonra senin gözlem zamanının günü ve saati planlanır ve aylar sonra işte oradasın, o anda ya o sinyali tespit edersin, ya da sinyal beklediğin kadar güçlü çıkmaz ve hiçbir şey göremezsin. Bendeki durum ne yazık ki ikincisi oldu. Bu yıldız oluşum bölgesine harcadığım 1 saat sonunda gürültü harici bir şey elde edemedim. Teorilerimize göre orada oksijen atomunu tespit etmemiz gerekiyordu ve büyük ihtimalle daha uzun gözlem süresi kullanırsam elde edebilirim. Ancak daha ne kadar harcamam gerektiğini bilemediğim için kalan 3.8 saatimi bu kaynakta sinyal aramak için harcamamam gerektiğini düşündüm ve planladığım diğer daha güçlü kaynaklarımda aynı atomun gözlemini yapmaya karar verdim. İşte gözlemcilerin, gözlem sırasında teleskobun başında bulunmasının önemi burada devreye giriyor. Eğer ki yerdeki teleskoplardan birisi olsaydı, 20-30 dakika gözlem yaptıktan sonra, “boş ver kardeşim, sıradaki kaynağa geçelim” derdim. Astronomların uzun zaman sonrasında elde ettikleri gözlem saatleri/dakikaları elmas gibi kıymetli olduğundan bir dakikayı bile boşa harcamak istemezler. Ancak burada rotası dakika dakika belli olan bir uçakta gözlem yapıyorken, Zeki Müren’in “durdurun uçağı inecek var”, ya da “kaptan burayı sevmedim, döndürün uçağı” tarzı cümleler sarf edemiyorsunuz. Orada kaderinizle baş başa, “sonraki maçlara bakalım” demekten başka şansınız kalmıyor. Ama ben yine de ümitliyim, teorimiz mantıklı, bundan önce başka bir kaynakta bu atomu gözlemiştik, yani diğer daha güçlü kaynaklarda tespit edebileceğimize inanıyorum.
Gözlem zamanım bitip, kulaklıktan pilotun diğer projenin gözlemi için uçağı manevra yaptırıyoruz anonsunu geldikten sonra yerimi sıradaki astronoma verdim ve inişe kadar önceden yaptığım şeyi yapmaya devam ettim, yani önceki gözlemi yapılan astronomlarla gözlemlerimizi tartıştık. Bu arada ben elimde kahvem sağda solda dolaşırken şunu da not etmeliyim ki, misyon direktörü ve yardımcısı, bütün geceyi neredeyse 10 saat boyunca gözünü önündeki ekrandan ayırmadan gelen sayıları takip ederek geçirdi. Diğer çalışanların da bundan hiç farklı olmadığını söyleyebilirim. Özellikle gözlemim bittikten sonra misyon direktörü “nasıl, istediğin sonucu aldın mı, bununla neyi öğreniyoruz” diye konuyla ilgili bir şekilde soru sorması, zaten ilk defa yaptığımız gözlemi açıklamak için yaşadığım heyecanı anlarcasına yanımda bulunması beni sevindirdi. Genelde gözlemlerde bulunmak görevli teleskop mühendislerinin rutin işi olduğundan, astronomları yalnız bırakma ve pek konuşmama eğiliminde oluyorlar, ama burada bu şekilde soru gelmesi ayrı bir mutluluk yarattı.
SOFIA, sabah 5:54’de iniş yaparak gece gözlemini, bütün projeleri tamamen kayıpsız gözlemleyerek başarıyla tamamladı. Anladığım kadarıyla diğer çalışanlar uçuş sonu toplantısı yapmak üzere ayrılırken bizi de NASA Armstrong Merkezinin kapısına eşlik ederek yolcu ettiler. 24 saat uykusuzluğun ardından otele giderken yaşadığım gözlem deneyiminin heyecanını hala hissediyordum. Bu yazımda hem SOFIA teleskobundan bahsederken, hem de bir astrofizikçinin bir gözlem deneyiminden bahsetmiş oldum. Tabii bazı şeyler de yanlış anlaşılmasın, astrofizikçilerin hayatları sürekli gözlemevlerinde geçmiyor. Genelde gözlemsel astrofizikçiler, proje yazarlar, uzun süre geçer ve gözlemevinden projesine göre birkaç gün/gece/saat gözlem zamanı alırlar. Gözlemler bittikten sonra bu verinin indirgenmesi, analizi ve makale haline dönüşmesi aylar hatta yıllar sürebiliyor. Ama işin güzel tarafı, ilk defa daha önce kimsenin bakmadığı bir şeye bakıyorsunuz ve onu anlamaya çalışıyorsunuz. Bazen teoriniz uyuyor, bazen gözlemlerle uyuşmuyor. Sonrasında da teorinizi doğa gözlemlerine göre güncelliyorsunuz. Bilim yapmak güzel şey…
Bu yazı Popular Science Turkiye Dergisi için yazılmıştır, dergi sayfalarını indirmek için pdf’i tıklayınız.
Yıldız Günlükleri (Popular Science Turkiye – Ocak 2019)
