Nauka

Odyseja kosmiczna 2010

Kosmiczne plany Ameryki

Teleskop LSST będzie mógł całościowo obserwować wybrany fragment  Kosmosu Teleskop LSST będzie mógł całościowo obserwować wybrany fragment Kosmosu LSST Corporation
Czym jest ciemna energia? Czy Wszechświat będzie nadal się rozszerzać, czy kiedyś zacznie się kurczyć? Jak powstają układy planetarne i czy jest gdzieś życie? To kilka z pytań, na które chcą odpowiedzieć astronomowie w najbliższej dekadzie.

W drugiej połowie roku w Stanach Zjednoczonych zostaną opublikowane dokumenty mogące kojarzyć się z peerelowskimi planami pięcioletnimi. Różnią się jednak od nich nie tylko tym, że obejmują okres dziesięcioletni – powstają dzięki współpracy przedstawicieli środowisk naukowych i finansujących naukę agencji rządowych, której patronuje National Research Council (NRC). Na początku trwających od półtora roku dyskusji każdy taki dokument był tylko luźnym spisem życzeń – jego postać finalna to lista priorytetowych badań z załączonym kosztorysem.

Amerykanie powtarzają tę procedurę co dziesięć lat i nieodmiennie największe zainteresowanie przeciętnego podatnika budzą plany astronomów. Pamiętając o tym, tygodnik „Nature” wysłał reportera na nieoficjalne spotkanie z tzw. dobrze poinformowanymi osobami, aby dowiedzieć się czegoś o krystalizującej się wizji badań Wszechświata. Jak więc ma wyglądać naukowy atak na kosmos?

Najwyższy priorytet przyznano projektowi zmasowanego uderzenia frontalnego. Za pomocą specjalnie w tym celu skonstruowanego teleskopu astronomowie zamierzają śledzić wszystko, co widać na niebie (na razie tylko na półkuli południowej), sięgając do obiektów ponad 600 mln razy słabszych niż te, które w dobrych warunkach można dostrzec dobrym gołym okiem. Ta – chciałoby się powiedzieć – prymitywna taktyka jest potencjalnie bardzo skuteczna. Trzeba tylko pokonać drobne problemy logistyczne związane z przetwarzaniem kilkuset otrzymywanych co noc obrazów o rozmiarach 3,2 gigapiksela (spodziewany roczny plon podglądania połowy kosmosu zapełniłby prawie pół miliona standardowych płyt DVD).

Zrozumieć wszechświat

Wszechświat zawiera olbrzymią ilość informacji. Chcąc go zrozumieć, musimy sobie ich jak najwięcej przyswoić. Nie wystarczy raz zrobione zdjęcie, choćby i trójwymiarowe. W niezmierzonej przestrzeni kosmicznej nieustannie coś się dzieje. Gwiazdy rodzą się i otaczają układami planetarnymi. Kończąc życie, rozdymają się i rozpływają w rzadkie obłoki, dla nas nieodróżnialne od próżni. Niektóre giną w potężnych eksplozjach, pozostawiając po sobie martwe rdzenie podobne do olbrzymich jąder atomowych. Galaktyki pochłaniają się nawzajem niczym monstrualne ameby. W ich trzewiach drzemią czarne dziury o masach miliony i miliardy razy większych od masy Słońca, które budzą się, gdy tylko dotrze do nich większa ilość materii. Otoczenie dziury rozjarza się wtedy jak gigantyczna latarnia dostrzegalna z odległości miliardów lat świetlnych. Każda galaktyka to góra lodowa: widzimy tylko wysepkę zbudowaną ze zwykłych atomów; nie mamy jednak wątpliwości, że wokół niej grupuje się czterokrotnie większa ilość całkowicie niedostrzegalnej ciemnej materii, której składniki są dla nas wciąż wielką niewiadomą. Wreszcie Wszechświat jako całość nie tylko rozszerza się, ale z nieznanych nauce przyczyn robi to coraz szybciej.

Teleskop synoptyczny

Przyrząd, który ma nam pomóc rozeznać się w tym wszystkim, nosi nazwę Large Synoptic Sky Survey Telescope (LSST). Pojawiające się w niej słowo „synoptyczny” (gr. synoptikos) znaczy według słownika PWN tyle, co „dający pogląd na wszystkie części złożonej całości”. LSST wprost idealnie nadaje się do wykrywania planetoid zagrażających Ziemi, ale jest to tylko jedno z jego bardzo wielu zadań. Dzięki niemu spenetrujemy słabo znane peryferia Układu Słonecznego za orbitą Neptuna, a sięgając poza jego granicę, sporządzimy trójwymiarową mapę naszej Galaktyki (Drogi Mlecznej), jej otoczenia oraz dalszych rejonów Wszechświata. Zarejestrujemy też dziesiątki tysięcy eksplozji gwiazd (tzw. supernowych), co pozwoli stwierdzić, jak zmieniało się w przeszłości tempo kosmicznej ekspansji i czym właściwie jest odpowiedzialna za jej przyspieszanie enigmatyczna „ciemna energia”.

LSST to pierwszy duży teleskop, który ma wyglądać jak pękaty obiektyw o długości porównywalnej z jego średnicą. Dzięki temu będzie miał dużą światłosiłę, umożliwiającą otrzymanie obrazu obiektów o granicznej jasności po zaledwie piętnastosekundowym naświetlaniu. Mało tego – jego pole widzenia obejmie obszar równy prawie 50 tarczom Księżyca w pełni. Projekt tego niezwykłego instrumentu jest niemal gotowy: odlano już nawet jego zwierciadła o średnicach 8,4 oraz 3,4 m. Teleskop i obserwatorium mają kosztować niemal pół miliarda dolarów, a ich roczne utrzymanie jedną dziesiątą tej kwoty. Jeśli takie pieniądze się znajdą, LSST zostanie zbudowany na Cerro Pachon, w Andach (ok. 400 km na północ od Santiago) i rozpocznie pracę w 2016 r.

Do początków wszystkiego

Projekt nr 2 jest w pewnym sensie przeciwieństwem pierwszego. Zakłada budowę teleskopu o średnicy 25–30 m, który ma być przeznaczony do dokładnych obserwacji wybranych obiektów. Istnieją już plany dwóch takich przyrządów: Thirty Meter Telescope (TMT) oraz Giant Magellan Telescope (GMT). Pierwszy ma stanąć na szczycie wygasłego wulkanu Mauna Kea, na Hawajach; drugi – w Las Campanas, niedaleko Cerro Pachon. Za ich pomocą astronomowie zamierzają prześledzić proces formowania się układów planetarnych, a także sięgnąć daleko w głąb (i jednocześnie w przeszłość) Wszechświata – do epoki, w której zapalały się pierwsze gwiazdy i powstawały pierwsze galaktyki.

Problemy techniczno-logistyczne są w tym przypadku nieco mniejsze, ale i tak niełatwe do pokonania. Główne zwierciadło TMT składa się z prawie 500 sześciokątnych segmentów o średnicy 1,4 m, których ustawienie trzeba nieustannie korygować, nie przerywając obserwacji. GMT ma „tylko” siedem jednolitych zwierciadeł o średnicy 8,4 m, ale manewrować nimi jest dużo trudniej niż stosunkowo niewielkimi segmentami TMT. Oba instrumenty mają zacząć pracę w latach 2017–2018, a kolejny wielki teleskop zamierza zbudować Europejskie Obserwatorium Południowe.

Poszukiwacz planet

Dalsze miejsca zajmują projekty przewidujące umieszczenie nowych przyrządów obserwacyjnych w kosmosie. Najwyższy priorytet ma wśród nich wąsko wyspecjalizowany Terrestrial Planet Finder (TPF), którego jedynym zadaniem jest poszukiwanie śladów życia na planetach krążących wokół najbliższych gwiazd (za taki ślad uważa się na przykład obecność tlenu). W przypadku TPF trudno właściwie mówić o przyrządzie – jest to flotylla kilku kosmicznych teleskopów przesyłających światło do wspólnego ogniska. W takim zestawie promieniowanie gwiazdy można niemal całkowicie wygasić, co pozwala dokładnie analizować nikłą poświatę jej planet. Kilka lat temu TPF był dość wysoko na liście planowanych misji NASA, ale po cięciach budżetowych został z niej skreślony i trafił na półkę z napisem „zawieszone na czas nieoznaczony”. Jest jednak nadzieja, że uda się go odkurzyć dzięki zainteresowaniu Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).

Zupełnie inne przeznaczenie ma plasujący się tuż za TPF instrument, który będzie odbierał i analizował docierające do nas promieniowanie rentgenowskie. Jego źródła są bardzo ciekawe ze względu na gwałtowność zachodzących w nich zjawisk oraz ogrom emitowanej energii. Nowy przyrząd, coraz częściej określany jako International X-ray Observatory (IXO), posłuży przede wszystkim do obserwacji bezpośredniego otoczenia olbrzymich czarnych dziur. Astronomowie mają nadzieję, że zebrane dzięki niemu informacje pozwolą zrozumieć, jak powstają te kosmiczne monstra i jaką rolę odgrywają w ewolucji galaktyk. Jeżeli IXO powstanie, będzie owocem współpracy NASA, ESA i japońskiej agencji kosmicznej JAXA.

Przyrząd o nazwie Laser Interferometer Space Antenna, wdzięcznie skróconej do LISA, ma dostarczyć ostatecznego dowodu poprawności ogólnej teorii względności Einsteina, rejestrując przewidywane przez nią fale grawitacyjne. Do tej pory udało się je zaobserwować tylko pośrednio (poprzez skutki ich działania), a i tak osiągnięcie to zostało uhonorowane Nagrodą Nobla. Wielkim sukcesem byłoby już samo ich zarejestrowanie, lecz astronomowie liczą na znacznie więcej. Zgodnie z teorią, najsilniejszymi źródłami fal grawitacyjnych powinny być supernowe oraz pary oddziałujących ze sobą obiektów, w których panują skrajne warunki fizyczne (na przykład pary czarnych dziur). LISA stwarza największą szansę nawiązania niemal bezpośredniego kontaktu z tak bezpardonowo potraktowaną materią i zbadania ultrasilnych pól grawitacyjnych.

Zanim powstały gwiazdy

Ostatni projekt kosmiczny – Joint Dark Energy Mission (JDEM) – ogranicza się do umieszczenia na orbicie niewielkiego teleskopu przeznaczonego wyłącznie do obserwacji supernowych. Ich wyniki, podobnie jak część danych uzyskanych za pomocą LSST, mają posłużyć do odtworzenia historii ekspansji Wszechświata i zbadania tą drogą tajemniczej ciemnej energii. W obrębie swojej specjalności JDEM byłby znacznie dokładniejszy od większego LSST. Dzięki niemu moglibyśmy stwierdzić, czy w przyszłości Wszechświat będzie rozszerzał się w nieskończoność, czy też w pewnym momencie zacznie się zapadać.

Listę zamyka Square Kilometer Array (SKA) – olbrzymi radioteleskop, który ma powstać w Południowej Afryce lub Australii. Sięgnie on w przestrzeń i czas jeszcze dalej niż TMT, pozwalając obejrzeć Wszechświat wypełniony słabo zróżnicowaną materią, nierozświetloną jeszcze przez gwiazdy. Kto wie, może za jego pomocą odbierzemy sygnały nadane gdzieś w głębi kosmosu przez kogoś, kto tak jak my próbuje pojąć to wszystko?

 

Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Społeczeństwo

Dr Joanna Wardzała o pokoleniu 20-latków odrzucających konsumpcyjny styl życia rodziców

Rozmowa z dr Joanną Wardzałą, socjolożką i badaczką zachowań konsumpcyjnych, o tym, dlaczego dzisiaj młodzi ludzie nie chcą kupować i gromadzić dóbr.

Joanna Podgórska
12.11.2019
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną