Tek bir nokta benzeri kaynak için girdap koronagrafının hesaplanan yoğunluğu. Fotoğraf kredisi: Grover Swartzlander. Büyütmek için tıklayın
Grover Swartzlander, “Bazı insanlar optik değil, karanlık okuduğumu söylüyor” diyor.
Ama gökbilimcilerin ışığı görmelerini sağlayacak bir tür karanlık.
Arizona Üniversitesi Optik Bilimler Koleji'nde doçent olan Swartzlander, göz kamaştırıcı yıldız ışığını engelleyen ve astronomların yakındaki güneş sistemlerindeki gezegenleri incelemesine izin veren cihazlar geliştiriyor.
Cihazlar ayrıca optik mikroskopi için değerli olabilir ve kamera ve görüntüleme sistemlerini parlamadan korumak için kullanılabilir.
Bu teknolojinin çekirdeği, bir “optik girdap maskesi” dir - spiral merdivenlere benzer bir desende bir dizi adımla kazınmış ince, minik, şeffaf bir cam çip.
Işık maskeye ölü bir şekilde çarptığında, daha kalın katmanlarda daha ince olanlardan daha yavaşlar. Sonunda, ışık bölünür ve faz kaydırılır, böylece bazı dalgalar diğerleriyle 180 derece faz dışı olur. Işık bir kasırgadaki rüzgar gibi maskeden döner. Bu optik bükücünün “gözüne” ulaştığında, fazın 180 derece dışında olan ışık dalgaları birbirini iptal eder ve tamamen karanlık bir merkezi çekirdek bırakır.
Swartzlander, bunun bir cıvatanın dişlerini takip eden ışık gibi olduğunu söylüyor. Optik "cıvatanın" eğimi - iki bitişik iplik arasındaki mesafe - kritiktir. “Sahanın bir ışık dalgaboyu fazındaki değişime karşılık gelmesi gereken özel bir şey yaratıyoruz” diye açıkladı. “İstediğimiz şey, gelen uçağın bu düzlemini veya sayfasını kesen ve onu sürekli bir sarmal ışına kıran bir maskedir.”
“Son zamanlarda bulduğumuz şey, teorik bir bakış açısından çoraplarınızı çalmak” diye ekledi.
“Matematiksel olarak güzel.”
Swartzlander, optik girdapların yeni bir fikir olmadığını belirtti. Ancak bilim adamları arkasındaki fiziği inceleyemedi 1990'ların ortalarına kadar. İşte o zaman bilgisayar tarafından üretilen hologramlardaki ilerlemeler ve yüksek hassasiyetli litografi bu tür araştırmaları mümkün kıldı.
Swartzlander ve lisansüstü öğrencileri Gregory Foo ve David Palacios geçtiğimiz günlerde “Optik Harfler” optik girdap maskelerinin güçlü teleskoplarda nasıl kullanılabileceğine dair makalelerini yayınladıklarında medyanın ilgisini çekti. Maskeler, yıldız ışığını engellemek ve gökbilimcilerin yıldızın etrafında dönen 10 milyar kez daha sönük bir gezegenden gelen ışığı doğrudan algılamasına izin vermek için kullanılabilir.
Bu bir “optik girdap koronagrafı” ile yapılabilir. Geleneksel bir koronagrafta, bir yıldızın ışığını engellemek için opak bir disk kullanılır. Ancak, parlak yıldızların yakınındaki soluk gezegenleri arayan gökbilimciler geleneksel koronagrafı kullanamazlar çünkü yıldız ışığından gelen parlama, gezegenden yansıyan ışığı gizleyen diskin etrafında kırılır.
Swartzlander, “Yıldızdan gelen herhangi bir az miktarda dağılmış ışık hala gezegenden gelen sinyali boğacak” dedi. “Ama girdap maskesinin spirali tam olarak yıldızın merkezine denk geliyorsa, maske dağınık ışığın olmadığı bir kara delik oluşturur ve yan tarafta herhangi bir gezegen görürsünüz.”
UA’nın Lunar ve Planet Lab'den Eric Christensen’i de içeren UA ekibi, iki yıl önce Steward Observatory’nin 60 inçlik Lemmon Dağı teleskopunda prototip optik girdap koronagrafı gösterdi. Güneş sistemimizin dışındaki gezegenleri arayamadılar çünkü 60 inç teleskop atmosfer türbülansını düzelten uyarlanabilir optiklerle donatılmamıştı.
Bunun yerine ekip, böyle bir maskenin bir teleskopun mevcut kamera sistemi ile ne kadar kolay kullanılabileceğini göstermek için Satürn ve halkalarının fotoğraflarını çekti. Testten bir fotoğraf, http://www.u.arizona.edu/~grovers adresindeki Swartzlander’ın web sitesinde çevrimiçi.
Swartzlander, optik girdap koronagraflarının NASA'nın Karasal Gezegen Bulucu (TPF) ve Avrupa Uzay Ajansı'nın Darwin misyonu gibi gelecekteki uzay teleskopları için değerli olabileceğini belirtti. TPF misyonu, uzak güneş sistemlerinin yaşanabilir bölgelerinde Dünya kadar küçük gezegenlerin boyutunu, sıcaklığını ve yerleşimini ölçmek için uzay tabanlı teleskoplar kullanacak.
Swartzlander, “Daha iyi bir maske yapmak için hibe başvurusunda bulunuyoruz - daha kaliteli optikler elde etmek için bu şeyi gerçekten artırmak için. “Bunu şimdi lazer ışınları laboratuvarında gösterebiliriz, ancak teleskop için gerekli olana yaklaşmak için gerçekten kaliteli bir maskeye ihtiyacımız var.”
Büyük zorluk, maskeyi çekirdeğinde “büyük bir yağ sıfır ışığı” elde etmek için bir yöntem geliştirmenin olduğunu söyledi.
Swartzlander ve lisansüstü öğrencileri, istenen optik dalga boylarında sarmal maskeler için uygun perdeyi belirlemek için sayısal simülasyonlar yapıyorlar. Swartzlander, birden fazla dalga boyunu veya ışığın rengini kapsayan bir maske için patent başvurusunda bulundu.
ABD Ordu Araştırma Ofisi ve Arizona Eyaleti Önerisi 301 fonları bu araştırmayı desteklemektedir.
Ordu Araştırma Ofisi temel optik bilimleri araştırmalarını finanse eder, ancak Swartzlander’ın çalışmalarında pratik savunma uygulamaları da vardır.
Biyolojik dokular arasındaki kontrastı arttırmak için mikroskopta optik girdap maskeleri de kullanılabilir.
Orijinal Kaynak: UA Haber Bülteni
