Astronomlar, milyarlarca yıldızı ve yüzlerce milyar galaksiyi kaydetmiş durumda; binlerce gezegenin başka yıldızları dolandığını tespit ettiler ve bu galaksilerin gökyüzünde nerede yer aldığını haritalayarak evrenin zamanla nasıl değiştiğini izleyebiliyorlar. Ancak evren, çok soluk, çok uzak ya da çok kalabalık olduğu için kolayca incelenemeyen nesneler de içeriyor. Yeni bir bilgisayar aracı, en iyi teleskopların bile sahip olduğu mekanik kör noktaları ortaya çıkararak bu eksik hedeflerin evreni haritalamada yaratabileceği yanıltıcı sonuçları önlemeye yardımcı oluyor.
Bu araç, Astronomical Journal’da yayımlanan yeni bir çalışma kapsamında sunuluyor. Araç, küçük teleskop robotlarının nasıl çalıştığını modelleyerek kaçırılan hedeflerin yakalanmasını ve evrenin doğru şekilde haritalanmasını sağlıyor. Mekanik sınırlamaların bilim hedefleriyle nasıl çıştığınyeni enstrüman tasarımında dikkate alınması gereken kritik bir konu olduğunu hatırlatıyor.
Zamanla değişen evreni anlamak için devasa gökyüzü taramaları
Modern astronomi artık yalnızca bireysel yıldız ve galaksilerle ilgilenmiyor. Bilim insanları, gökyüzünün geniş alanlarını tekrar tekrar tarayan devasa taramalar tasarlıyor; bu taramalar ne kadar büyükse, yıldızların nasıl oluştuğu, galaksilerin nasıl büyüdüğü ve evrenin zamanla nasıl değiştiği konusunda o kadar kolay bilgi edinilebiliyor.
Modern kozmik tarama teleskopları, uzak yıldız ve galaksilerden ışık toplamak için optik lifleri konumlandıran binlerce tiny robot kullanıyor. Gelecek nesil telescoplarda ise aynı anda 20.000’den fazla robotun kullanılması planlanıyor.
Kör noktaların kaynağı: Robotların birbirine çarpmaması için koşturduğu kalabalık gökyüzü
Her robottan çıkan optik lif, uzak bir yıldız ya da galaksiden gelen ışığı çok nesneli spektrograf adı verilen bir alete yönlendiriyor. Bu alet ışıyı parçalayarak astronomlara galaksin hangi öğelerden oluştuğunu ve ne kadar uzaktaki olduğunu gösteriyor.
Bu tiny robotlar büyük işler başarabiliyor ancak fiziksel sınırları var; birbirine çarpabiliyor ve birbirlerine çok yaklaşamıyor. Galaksilerin yoğun küme içinde yan yana bulunduğu gökyüzünün kalabalık bölgelerinde ise robotların hareket alanı tükenebiliyor.
Sistemin çarpışmaları önlemek için bazı galaksileri atlaması sonucu ortaya çıkan bu eksik galaksiler kör noktalar oluşturuyor. Bu önyargılı verilerin kullanılması, evren hakkında yanıltıcı sonuçlar verebilir.
Kör noktaları bulmak için uçuş simülatörü işlevinde bir araç
Robotları güvende tutmak için mühendisler; robot tabanları arasındaki mesafe (pitch olarak adlandırılır), her robottun tabanı etrafında ne kadar uzaklaşabileceği (patrol radius) ve iki robotun birbirine değmemesi için koruması gereken güvenli boşluk (exclusion radius) gibi sıkı kurallar belirliyor.
Bu kısıtlamaların noktaları nasıl yarattığını anlamak için yeni çalışma, bir teleskop açılmadan önce deney alanı görevi gören bir kavram kanıtı yazılımı sunuyor. Yazılım, robot sistemlerinin ve astronomik hedeflerin birçok kombinasyonunu test edebiliyor; robottun optik lifini çok sayıda hedefe konumlandırmak için gökyüzünü tekrar tekrar ziyaret etme sürecini taklit ediyor.
Araç, sistemin lifleri hedeflere ne kadar iyi atadığını gösteren “allocation efficiency” (lif atama verimliliği) ile zaman içinde gözlemlenen toplam galaksi sayısını ifade eden “survey completeness” (tarama tamamlanıklığı) gibi ölçümleri izliyor.
Sıfır sıfıra, en küçük pitch’i kullanmak ya da en yüksek lif yoğunluğunu elde etmek en iyi tamamlanıklık ve verimliliği sağlıyor. Pitch sabitlendiğinde, bir robottun ulaşabileceği mesafeyi artırmak lif atamayı iyileştirmenin sıradaki en iyi yolu oluyor. Güvenli boşluğu küçültmek de kaçırılan hedeflerin önlenmesine yardımcı oluyor ancak bu etki, robottu ulaşılabileceği mesafenin değiştirilmesinden daha düşük seviyede kalıyor.
Yeni çalışma
Bilim hedefleriyle makine sınırlamaları arasındaki köprü
Araç, bilim hedefleri ile makine sınırlamaları arasında bir köprü kuruyor. Bu kuralların erken aşamada test edilmesiyle astronomlar, yeni enstrüman tasarımında teknolojik sınırları tespit edip çözebiliyor; mühendisler ise milyon dolarlık yatırımlar yapmadan önce geleceğin enstrümanları için yeni fikirleri bu kodla test edebiliyor.
Evrenin henüz haritalanmamış çok büyük bir kısmı var. Geleceğin evren haritaları yalnızca devasa teleskop aynalarına dayanmayacak; aynı zamanda telescopların gerçekten ne kadarını görebileceğini geliştiren akıllı bilgisayar araçlarına da ihtiyaç duyacak.
Bazen tüm evreni haritalamak, binlerce tiny robotun tam olarak doğru şekilde hareket etmesinden başlıyor.
