ASTRONOMİDE FİLTRELER

AstroNotlar’dan merhaba! Bugün astronomide gözlem yaparken kullanılan filtrelerden ve bu haftaki Geminid meteor yağmurlarından bahsedeceğiz.

Güneş’e doğrudan çıplak gözle bakmayız, değil mi? Gözlerimiz zarar görebilir. Güneş tutulmasını izlerken bile filtreli tutulma gözlüğü kullanmamız gerekmektedir. Çıplak gözle doğrudan bakamadığımız cisime, teleskopla doğrudan baksak kör olma ihtimalimiz neredeyse kesin gibidir. Sadece bunun de için değil. Ne tür bir filtre kullanacağımız, ne gözlemlemek istediğimize göre de değişir. Örneğin Güneş lekelerini gözlemleyeceksek belirli bir filtre, Güneş’in farklı katmanlarını gözlemleyeceksek başka bir filtre kullanmak gerek. Tabi sadece güneş gözlemleri için filtre kullanılmamaktadır. Her gözlemin amacına uygun olarak kullanılması gereken filtreler bulunur: Beyaz ışık filtresi, Ay filtresi, Dar Bant, Geniş Bant filtreleri gibi.

Beyaz ışık filtreleri genellikle Güneş’in doğal beyaz görüntüsünü verir.

Doğal beyaz mı? O zaman bizim gördüğümüz sarı yapay mı? 

Cevap tabii ki de hayır. Fakat kırılma açısından dolayı biz öyle algılıyoruz. Örneğin Güneş’i genellikle sarı olarak görsek de, gün batımlarında da kırmızı görürüz. Bu renk farklılığı, Dünya’nın atmosferinin varlığından kaynaklanmaktadır. Güneş’ten beyaz ışık geliyor ve beyaz ışığın bir kısmı atmosferden geçemiyor. Geçebilen kısmı da farklı bir ortama, yani atmosfere girdiği için ışık kırılıyor ve dolayısıyla bir kırılma açısına sahip oluyor. Tam da bu açıya bağlı olarak biz, Güneş’i sarı görüyoruz. Gün batımında kırmızı görünmesinin sebebi de gene gelen ışığın açısının değişmesinden kaynaklı. Fakat bunlara rağmen Güneş en çok yeşil dalga boyunu yayar. Ama aynı zamanda yeşil diğer renklere göre de en çok saçılan dalgaboyudur. Bu yüzden Güneş’i yeşil olarak değilde, kırılma açısına bağlı olarak görünür bölgede kendisinden sonra gelen sarı, turuncu ve kırmızı olarak görürüz.


Beyaz Filtre ile edinilmiş Güneş fotoğrafı. (Kaynak: astronomyconnect.com)

Güneş’in yalancı renklerinin sebebini anladık. Peki beyaz ışık filtresi ne oluyor tam olarak? 

Bu filtre Dünya’dan sadece beyaz ışığı gözlemleyemediğimiz için diğer renkleri engelleyip sadece beyaz ışığın geçmesine izin vermektedir. Görebileceğiniz şeyler farklıdır. Güneş lekelerini ve Güneş’in yüzeyindeki granülleri gözlemleyebilirsiniz. 

Diğer tip filtrelerden bahsedecek olursak, ilk olarak Narrowband filtrelerden bahsedelim. Türkçe’ye “dar bantlı filtre” olarak çevrilmektedir. Bu filtre, elektromanyetik tayfın görünür bölgesindeki dalga boylarının çeşitli  küçük aralıklarını geçirmektedir. Örneğin görünür ışığın dalgaboyu 400 – 700 nm arası, yani kabaca 300 nm’lik bir aralığı kapsar. Dar bant filtrelerde ışığın geçmesine izin verilen aralık genellikle 22 nm civarındadır. Adı da zaten bu yüzden dar bant. Bu filtreler ile Güneş’in farklı katmanlarını daha iyi görüntüleyebiliyoruz. Bunların da kendi içinde çeşitleri var, ama bu çeşitlere girmeden önce, bu aralıkların neye göre seçildiğinden bahsedelim. Bu filtre çeşitlerini ve filtreleri daha iyi anlamak için atomların enerji seviyelerinin anlaşılması önemli bir konudur. 

Atomlar farklı enerji seviyelerine sahiplerdir ve elektronları bu enerji seviyeleri arasında geçiş yapabilirler. Eğer bir elektron bulunduğu enerji seviyesinden daha düşük bir enerji seviyesine geçerse, ışıma yapar. Çünkü artık daha az enerjiye ihtiyacı olacağı için fazlasından bir şekilde kurtulması gerek ve bu olay bu şekilde gerçekleşir. Örneğin hidrojen alfa filtresini ele alalım. Hidrojen atomunun sahip olduğu 1 elektronun 2. uyarılmış enerji seviyesinden, ilk uyarılmış enerji seviyesine düşmesiyle gerçekleşmektedir. Enerji seviyeleri arasındaki geçişler alfa, beta, delta, gamma şeklinde adlandırılmaktadır. İlk seviyeden bir geçiş olduğu için bu geçişe “alfa” adı verilir. Bu sırada ortama 656 nanometre dalga boyunda ışık saçılır ve bu filtrede görünür bölgedeki yalnızca kırmızı dalga boyuna denk gelen ışınların geçmesine izin verir.

Hidrojen alfa filtresi, Güneş’in kromosferindeki Hidrojen gazınının yaptığı ışımaları görmemizi sağlar. Dolayısıyla bu filtreyi kullandığımızda Güneş’i kırmızı görürüz. Güneş patlamalarını, Güneş lekelerini ve Güneş yüzeyini de daha detaylı gözlemleyebiliriz. Filtrenin bant aralığı ne kadar dar olursa güneş diski o kadar detaylı görünür. 


Hidrojen-alfa filtresiyle Güneş (Kaynak: UCAR Center for Science Education)

Hidrojen alfa filtresi gibi CaK ve CaH filtreleri de vardır. Burada da Kalsiyum’un sahip olduğu elektronların, bulundukları enerji seviyesinden daha yüksek enerji seviyelerine geçmesiyle soğurma olur. Yani elektron yeterli enerjiye sahip olmadığı için, katmanlar arasında geçiş yapabilmek için dışarıdan enerjiye ihtiyaç duymaktadır. 396 nm dalga boyunda soğurma yapınca CaH, 393 nm dalga boyunda soğurma yapınca da CaK olarak adlandırılır. Bu dalga boyları da yakın morötesine denk geldiği için Güneş’i koyu mor renkte gösterir. Güneş lekelerini ve Güneş’teki aktif bölgeleri gözlemlemek için bunlar gibi dar bant filtreleri kullanılmaktadır. 


CaK filtreli Güneş Görüntüsü (Kaynak: astroverde.org)

Hep Güneş’ten bahsettik. Sadece Güneş’i gözlemlemek için mi kullanıyor bu filtreler?

Hayır, dar bant filtreleri bulutsuları gözlemlemek için de kullanılır. Fakat bant aralığı dar olduğu için yıldız kümeleri ve galaksilerin yaydığı ışığı da engelliyor. Mesela salma bulutsuları sahip oldukları iyonize gazlardan dolayı ışık saçarlar. O yüzden H-alfa ve H-beta filtreleri kullanılabilir. 

Hidrojen beta, Hidrojen’deki elektronun 3. uyarılmış enerji seviyesinden birinci uyarılmış enerji seviyesine düşmesiyle gerçekleşmektedir. 486 nm dalga boyunda ışınım yapar ve bu da yeşilimsi renge denk gelmektedir. Bulutsular hidrojenin yanı sıra bir de sahip oldukları oksijenden ötürü de ışıma yaparlar. Bu da O III olarak adlandırılır ve dalga boyu 496 – 500 nm arasındadır. Bu da yeşil renge karşılık gelir. Gezegenimsi bulutsuları ve bazı süpernova kalıntılarını gözlemlemek için oldukça uygunlardır.


Güneş’in farklı dalga boylarındaki görüntüsünün karşılaştırılması (Kaynak: NASA)

Geniş bant filtreleri de dar bant filtreleri gibi H-alfa, H-beta ve O III dalga boylarını geçirir. Geniş bant filtrelerinin avantajı, dar bantın göstermediği gökadaları ve yıldız kümelerini gözlemleyebilmektir. Bu sayede şehirden de bulutsuları görmeyi sağlar. Ancak gözlem yapan kişinin yeteri kadar karanlığa odaklanmış olması gerekmektedir. Tabii içerdiği gazlar sebebiyle her bulutsuyu her filtreyle gözlemleyebilmek mümkün değil. Örneğin Kartal Nebulası O III filtresi ile düzgün bir şekilde gözlemlenebilirken, Atbaşı nebulası için bu filtre uygun değildir. Bu örnekler çoğaltılabilir.

Bilimsel amaçlı kullanılan bir çok filtre vardır. Örnek olarak UBVRI filtrelerini ele alalım. Görünür bölgedeki ışık için en çok tercih edilen filtre olduğunu söyleyebiliriz. Buradaki her harfin bir anlamı vardır. U, ultraviyole yani morötesi, 320 nm ve 400 nm arasındaki dalga boylarının geçmesine izin verir.


Yukarıdan aşağıya sırasıyla UBVRI, Washington, SDSS, Hipparcos ve HST filtre sistemlerindeki filtrelerin geçirgen oldukları dalgaboyu aralıkları (Kaynak: http://astroweb.case.edu/ssm/ASTR620/filtertrans.gif)

B, filtresi mavi dalgaboylarında, ve yaklaşık 400 nm ile 500 nm arasındaki dalga boylarının geçmesine izin verir.

Aynı şekilde  V, R ve I filtreleri de sırasıyla Visual, yani görsel, Red, kırmızı ve Infrared kırmızıötesi anlamına gelir. V filtresi yaklaşık 500 – 700 nm; R, 550 – 800 nm ve I Infrared, yani kırmızıötesi 700 – 900 nm aralıklarındaki dalga boylarının geçmesine izin vermektedir.

Bunların dışında yüksek enerji bölgesinde de çeşitli filtreler mevcuttur. Örneğin X ışın gözlemlerinde de sert ve yumuşak dediğimiz aralıklar var. Yumuşak dediğimiz aralık 0.12 – 5 kilo elektron volt, sert dediğimiz aralık 5-100 kilo elektron volt oluyor. X-ışınlarının dalga boyu çok küçük olduğu için filtreyi tanımlarken dalgaboyu yerine enerji birimi kullanılır. Böyle yüksek enerjili ışınlar atmosferimizin geçirgenlik sınırının ötesinde kaldığı için dünyaya ulaşmıyor neyse ki. Bu sert ve yumuşak filtreler de haliyle ancak uzay teleskoplarında kullanılmaktadır. 

Başlangıçta Ay filtresinin de adı geçmişti. Ay filtresinin ne gibi avantajları var? 

Ay filtresi, nötr yoğunluk filtresi olarak da bilinir. Amacı kontrast geliştirmek ve parlamayı azaltmak. Mesela ay gözlemi yaparken Ay’dan gelen ışığın bir kısmınının geçmesini engelleyerek kontrastı arttırarak parlamayı engellemiş oluyor ve bu sayede daha net görüntüler elde edilmektedir. Ay filtresi, Güneş filtreleri kadar olmasa da oldukça etkililidirler dolayısıyla gezegen gözlemleri için kullanılması pek tercih edilmez.

Gelelim bu ay aktif olan “Geminid”, yani bir diğer adıyla İkizler meteor yağmuruna.

Geminid meteor yağmuru aslında 4 Aralık’tan beri aktif ve 17 Aralık’a kadar da aktif olacak. Ancak 13 – 14 Aralık gecesi zirve yapacak. Saatte 50 – 100 arası meteor görebilirsiniz. Yılın en kuvvetli meteor yağmuru olduğu için gökyüzünün her yerinde gözlemlenebilir. İkizler takımyıldızının en parlak iki yıldızı olan Castor ve Pollux civarında bir noktadan saçılıyor gibi görünecek. Saçılma noktasının bulunduğu takımyıldızı ne kadar yükseğe çıkarsa o kadar çok meteor görmek mümkün. İkizler takımyıldızının en yükseğe çıktığı saat ise gece 2.00 civarı, o yüzden gece 2.00 ve sonrası bu meteor yağmurunu gözlemlemek için en uygun zaman diyebiliriz. 

Geminidler kalın, beyaz ve hızlı olma eğilimindedirler. Bu yüzden gözünüz karanlığı yeterince adapte olduktan sonra gözlemlemek, birçok meteor yağmuruna göre daha kolay. Ama en az 1 saat gözlem süresi tanımlamalısınız kendinize. Ayrıca daha önceki meteorlarla ilgili yayınlarımızda da bahsettiğimiz gibi meteor yağmurlarını gözlemlemek için herhangi bir şeye ihtiyacınız yok. Çıplak gözle izlemek gerekiyor.

astronotlar.space@gmail.com e-posta adresimize konuştuğumuz içeriklere dair düşüncelerinizi ve değinmemizi istediğiniz konuları yazabilir, bir kitap, link veya bilgi paylaşımında bulunabilirsiniz. Sosyal medya hesaplarımızı Instagram ve Twitter’dan “astro_notlar” olarak takibe almayı unutmayın! Facebook’tan vazgeçmem diyenler ise bizi AstroNotlar sayfasında bulabilirler. Gelecek hafta görüşünceye dek, gökyüzüne iyi bakın, hoşçakalın!

E-posta: astronotlar.space@gmail.com
Facebook: facebook.com/astronotlar.space
Instagram: instagram.com/astro_notlar
Twitter: twitter.com/astro_notlar
Anchor: anchor.fm/astronotlar

KAYNAKLAR VE GÖRSELLER

https://astronomyconnect.com/forums/articles/3-a-guide-to-white-light-solar-filters.23/

https://www.focusastro.org/observing-the-sun

https://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_filter#Narrowband

https://astronomi.boun.edu.tr/meteorlar-2020

https://en.wikipedia.org/wiki/Fraunhofer_lines

https://en.wikipedia.org/wiki/Doubly_ionized_oxygen

https://en.wikipedia.org/wiki/Balmer_series

https://mcdonaldobservatory.org/research/instruments/ubvri-filters

http://astronomy.nmsu.edu/tharriso/ast536/ast536week8.html

https://earthsky.org/astronomy-essentials/everything-you-need-to-know-geminid-meteor-shower

https://skyandtelescope.org/astronomy-resources/astronomy-questions-answers/differences-between-nebula-filters-and-light-pollution-filters/

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.