Viziune cosmică

Performanta: Marele Telescop Binocular, din Arizona, va reda imagini de zece ori mai clare decat cele ale Telescopului Spatial Hubble. O noua generatie de telescoape gigantice ne vor purta ochii pana la marginea Universului.

 

 

 

 

Cand incepi sa privesti stelele printr-un telescop, de obicei ti se intampla doua lucruri. In primul rand, esti uimit de priveliste – inelele aurite ale lui Saturn, roiuri de stele care sclipesc ca niste bijuterii pe catifeaua neagra, galaxii mai vechi decat specia umana – si de constientizarea faptului ca noi si lumea noastra facem parte din acest sistem gigantic. In al doilea rand, iti doresti un telescop mai mare.

Text: Timothy Ferris

Galileo, primul om care a indreptat un telescop catre cerul instelat, in urma cu 400 de ani, a fost si cel dintai care a trait aceasta experienta in doua trepte. Mai intai, s-a minunat de ceea ce vedea. Telescopul lui Galileo a dezvaluit atatea stele invizibile inainte, incat atunci cand a incercat sa le cartografieze pe toate din aceeasi constelatie, Orion, a renuntat, marturisind ca era „coplesit de numarul mare de stele“.

A vazut munti pe Luna – in contradictie cu teoria acceptata, conform careia corpurile ceresti erau alcatuite din „eter“ nepamantesc. A trecut pe harta patru sateliti stralucitori, care orbitau in jurul lui Jupiter ca niste planete intr-un sistem solar miniatural, ceva respins de criticii cosmologiei coperniciene heliocentrice ca fiind fizic imposibil. In mod clar, Pamantul era o mica parte dintr-un univers mare, nu partea mare a unui univers mic.

Curand, Galileo s-a pus pe treaba, construind telescoape mai mari si mai bune. Lentilele mari de colectare a luminii nu existau inca, asa ca s-a concentrat pe construirea unor telescoape mai lungi, care ofereau puteri de marire superioare si reduceau aureolele de culori false, datorate slabei calitati a sticlei din acele vremuri.

Mai tarziu, designul telescoapelor refractoare cu lentile de sticla a ajuns la extrem, uneori la propriu. In Danzig, Johannes Hevelius a folosit un telescop lung de 46 m; atarnat de franghii dintr-un stalp, acesta se balansa la cea mai mica adiere.

In Olanda, fratii Huygens au prezentat telescoape lungi si subtiri, care nu aveau deloc tuburi: lentila-obiectiv era cocotata pe o platforma inalta intr-un camp, in timp ce un observator, aflat la o distanta de pana la 60 m, potrivea un ocular si privea prin el. Astfel de instrumente ofereau imagini fugare ale planetelor si stelelor, care, asemenea dansului celor sapte voaluri, nu faceau decat sa starneasca o dorinta arzatoare de a vedea mai mult.

Telescopul reflector, inventat de Isaac Newton, a facut posibila implinirea unor astfel de dorinte: oglinzile trebuiau slefuite numai pe o suprafata, pentru a colecta si a reflecta lumina stelei intr-un punct focal, si, deoarece oglinda era sustinuta din spate, nu se mai incovoia sub propria greutate chiar daca era mare.

William Herschel a descoperit planeta Uranus cu un telescop reflector construit de el insusi – si-a turnat oglinzile de metal in gradina si in pivnita, iar o data a trebuit sa fuga din calea unui rau de metal topit dupa ce matrita, din balega de cal, s-a spart. Galaxiile spiralate au fost zarite prima oara printr-un telescop reflector masiv, cu o oglinda primara ce avea un diametru de 1,8 m, construit de lordul Rosse pe mosia lui din Irlanda.

Cele mai mari telescoape de astazi au oglinzi cu diametrul de aproximativ 10 m, cu puterea de focalizare de patru ori mai mare decat cea a legendarului Telescop Hale, cu diametrul oglinzii de 5 m, de la Observatorul Palomar, din sudul Californiei.

Inalti cat niste zgarie-nori, unii dintre acesti giganti sunt atat de automatizati, incat isi pot sterge praful de pe lentile la apusul soarelui, pot deschide cupola, pot stabili succesiunea sarcinilor, pot fi programati sa execute observatii in timpul noptii si se pot inchide in caz de vreme amenintatoare, totul cu interventie umana putina sau inexistenta.

Dar oamenii, pentru ca sunt oameni, inca intervin mult, chiar numai pentru a se asigura ca totul merge bine: in ziua de azi, sa pierzi o singura noapte de munca la un telescop mare inseamna o paguba in costurile de operare de 100.000 de dolari.

Trei dintre cele mai mari telescoape din prezent – Gemini North, Subaru si Keck – se afla la o bataie de prastie unul fata de altul, pe varful inalt de 4.205 m al vulcanului inactiv Mauna Kea, din Hawaii. La aceasta altitudine, se afla deasupra a 40% din atmosfera Pamantului – si a celor mai multi dintre vaporii de apa care blocheaza undele infrarosii pe care le studiaza astronomii –, dar, in acelasi timp, celor ce lucreaza acolo le este greu sa respire si sa gandeasca. Multi poarta tuburi de oxigen din plastic transparent in nari la fel de firesc cum noi am purta ochelari.

Altii se bazeaza pe capacitatea corpului de a se adapta, dar sunt ingrijorati ca fac ceea ce ei numesc o GLC, adica o „greseala care limiteaza cariera“. „La inaltime, nu improvizam; ar fi un dezastru – spune Scott Fisher, astronom la Gemini. Suntem un fel de maimute dresate pentru altitudine.

Gandirea adevarata se face la nivelul marii.“ Aceste observatoare mari de pe Mauna Kea sunt la fel de inteligente si costisitoare, si totusi fiecare emana o personalitate distincta. Telescopul de 8,1 m Gemini este gazduit intr-un dom argintiu in forma de ceapa, incercuit de un set de obloane care, cand sunt inchise in timpul zilei, fac ca observatorul sa arate dizgratios ca un caltabos.

Insa obloanele se deschid in amurg pentru a dezvalui un set enorm de ferestre, inalte cat trei etaje si intinzandu-se pe aproape trei sferturi din perimetrul observatorului, care lasa inauntru aerul noptii si o panorama a Pacificului albastru pana dincolo de Maui.

Cele patru detectoare digitale principale ale lui Gemini – aparate foto si spectrometre, grele cat niste autoturisme si costand in jur de 5 milioane de dolari fiecare – sunt atasate de un carusel care inconjoara punctul focal al telescopului, unde pot fi rotite la locul lor in cateva minute.

Computerele manevreaza telescopul in timpul noptii, alternand observatiile cerute pentru a profita cat mai bine de fiecare minut. „Totul este eficienta pe timp de noapte“ – spune Fisher. Instrumentele Telescopului Subaru sunt adapostite in nise ca sticlele de sampanie intr-o pivnita de vinuri celesta.

(Comparatia nu e cu totul fantezista; un cunoscut astronom japonez impaca zeii la inceputul fiecarei serii de observatii la Subaru varsand sake pe pamantul din fata domului, in directia celor patru puncte cardinale). Cand e nevoie de un anumit instrument, uncarucior galben robotizat se indreapta catre nisa, ridica detectorul, il transporta la baza telescopului masiv si il introduce la locul lui, atasand cablurile pentru date si tevile pentru sistemul de racire al detectorului. Subaru se intampla sa fie unul dintre putinele telescoape uriase prin care chiar a privit cineva.

In 1999, cu ocazia inaugurarii sale, s-a atasat un ocular pentru ca printesa Sayako a Japoniei sa poata privi prin telescop si, timp de mai multe nopti dupa aceea, personalul entuziast de la Subaru a facut la fel.

„Tot ce se poate vedea in fotografiile de la Telescopul Spatial Hubble – culorile, petele din nori – puteam sa vad cu ochii mei, in tehnicolor“ – isi aminteste unul dintre ei. Keck este format din doua telescoape identice. Ambele au oglinzi de 10 m alcatuite din 36 de segmente; cu structura sa de sustinere, fiecare segment cantareste in jur de 400 kg, costa in jur de 1 milion de dolari si ar putea fi, de unul singur, un excelent telescop de nivel universitar.

„Tuburile“ telescoapelor sunt schelete subtiri din otel, delicate ca niste panze de paianjen si configurate mai precis decat sarturile catargelor unui iaht de curse. „Ne folosim de misiunea telescopului pentru a ne motiva pe noi insine – mi-a spus un astronom de la Keck.

Daca o sarmulita sau ceva intra in traiectoria vizuala, ne gandim: «Daca lumina acalatorit prin spatiu 90% din istoria universului si a ajuns atat de aproape de telescop, ar fi bine sa avem grija sa parcurga si restul distantei.»“ Putini dintre astronomii carora li se acorda o programare la telescoapele mari se mai duc acolo pentru observatii.

Majoritatea isi trimit cererile on-line si tot astfel primesc rezultatele. Recent, la Gemini, proiectele programate variau de la „Mase ale sistemului solar primordial“ la „Activitatea magnetica in stelele pitice ultrareci“. Geoff Marcy, un print Henric Navigatorul al zilelor noastre, a carui echipa a descoperit peste 150 de planete care orbiteaza in jurul altor stele decat soarele nostru, e programat cel mai generos pentru observatii la Keck, dar nu a fost acolo de ani de zile.

In schimb, echipa lui, care cerceteaza planetele din afara sistemului solar, le observa de la o unitate operativa aflata la distanta, la Universitatea Berkeley. „In timpul seriilor de observatii – relateaza Marcy –, a lucra toata noaptea e o rutina. Avem aici la indemana toate cartile noastre si tot ce ne trebuie, precum si atata viata normala cat sa nu ne uite jumatatea.“

Pe langa puterea de colectare a luminii, neegalata inca, telescoapele mari de astazi beneficiaza de sisteme cu optica adaptiva (OA), care compenseaza turbulenta atmosferica. Turbulenta este cea care face ca stelele sa palpaie; telescoapele amplifica fiecare palpaire. Un sistem cu OA obisnuit concentreaza o raza laser intr-un strat subtire de atomi de sodiu la 90 km inaltime in atmosfera, facandu-i sa straluceasca.

Monitorizand aceasta stea artificiala, sistemul determina modul in care aerul se tulbura si ajusteaza optica telescopului de peste 1.000 de ori pe secunda pentru a compensa turbulenta. Gemini plateste doi studenti cu zece dolari pe ora ca sa stea afara toata noaptea, cu statii de emisiereceptie in mana, gata sa avertizeze astronomii sa opreasca laserul in cazul apropierii vreunui avion. „E incredibil sa vezi efectul – spune Scott Fisher. Cand sistemul OA este oprit, vezi o stea draguta, dar ca o pata difuza.

Un telescop nu iti arata doar ce este in spatiu ci mai ales te invata cat de putin stim despre cosmos. Pornesti OA, iar steaua face clic! si se reduce la un punct micut.“ Corpurile de pe cerul nocturn se masoara in grade, luna plina masurand cam o jumatate de grad. Fara OA, intr-o noapte frumoasa, un telescop puternic poate vedea corpuri despartite de doar a 3.600-a parte dintr-un grad, sau un arc-secunda.

Datorita sistemului OA de la Keck,Andrea Ghez, astronom la UCLA, a putut filma sapte stele stralucitoare, care se invarteau in jurul gaurii negre invizibile din centrul galaxiei noastre, de-a lungul unei perioade de 14 ani: tot filmul are loc intr-un patrat care masoara doar un arc-secunda pe o latura. Pe baza miscarii stelelor in jurul gaurii negre, Ghez a calculat ca aceasta are masa a 4 milioane de sori, generand o forta gravitationala suficient de mare pentru a arunca afara din galaxia noastra stelele care trec prea aproape.

Au fost identificate mai multe astfel de stele de hiperviteza indreptandu-se rapid catre adancurile spatiului intergalactic, ca niste scandalagii dati afara dintr-un club de noapte exclusivist. Ce urmeaza? Telescoape si mai mari, desigur, cu capacitatea de a inregistra mai repede imagini din cosmos mai mari, mai detaliate.

Printre colosii care urmeaza sa apara intr-un deceniu se numara Telescopul Urias Magellan, Telescopul de Treizeci de Metri si Telescopul European Extrem de Mare, de 42 m – o versiune mai mica a Telescopului Coplesitor de Mare, de 100 m, dar al carui buget, tot atat de coplesitor, a facut sa fie amanat pe o perioada nedeterminata.

Deosebit de inovator e Marele Telescop de Supraveghere Sinoptica, sau LSST, a carui oglinda principala, de 8,4 m, a fost creata in luna august a anului trecut intr-un cuptor rotativ sub tribunele stadionului de fotbal al echipei Wildcats, de la Universitatea Arizona, din Tucson.

Prin tehnica rotatiei, se produce o placa de sticla care e deja concava, reducand cantitatea de material care trebuie slefuit pentru a da oglinzii forma corespunzatoare). Telescoapele conventionale au un camp vizual ingust, de obicei masurand nu mai mult de jumatate de grad pe o latura – mult prea ingust pentru a prinde formatiunile enorme care au rezultat din Big Bang.

LSST va avea un camp vizual care va ocupa zece grade patrate, suprafata a 50 de luni pline. De la locatia sa din Anzii chilieni, el va putea reda imagini ale galaxiilor din cealalta parte a universului in expuneri de doar 15 secunde fiecare, surprinzand evenimente scurte la distante de peste 10 miliarde de ani-lumina, 70% din distanta de la o margine la alta a universului observabil.

„Deoarece vom avea un camp vizual larg, putem face multe expuneri scurte si – clic, clic, clic, clic – acoperim intregul cer vizibil o data la cateva nopti si apoi reluam. Daca tot faci asta timp de zece ani, ai un film – primul film al universului“ – spune directorul LSST, Tony Tyson.

Inregistrarea rapida cu unghi larg a LSST ar putea ajuta la gasirea raspunsului la doua dintre cele mai mari intrebari cu care se confrunta astronomii in prezent: natura materiei intunecate si a energiei intunecate. Materia intunecata, ce-si face cunoscuta prezenta prin atractia sa gravitationala – explica viteza de rotatie a galaxiilor, dar nu emite lumina, iar compozitia ei este necunoscuta.

Energia intunecata este denumirea data fenomenului misterios care, de 5 miliarde de ani, mareste viteza de expansiune a universului. „E putin infricosator – spune Tyson –, e ca si cum pilotezi un avion si simti cum o forta necunoscuta preia brusc controlul comenzilor.“ LSST ar putea ajuta la rezolvarea acestor magnifice enigme, datorita, in parte, oricat de ciudat ar parea, stiintei acusticii. Big Bangul a fost zgomotos.

Desi sunetul nu se poate propaga prin vidul din spatiul de acum – cum expertii le tot spun regizorilor de filme SF –, universul initial era o plasma densa si insufletita de bubuitul tuturor tobelor puse la un loc.

Anumite sunete rezonau in plasma primordiala, ca sunetul paharelor de vin ciocnite, iar aceste armonii, gravate in straturi de galaxii care astazi se intind peste miliarde de anilumina, contin informatii precise despre natura materiei intunecate si a energiei intunecate.

Daca astronomii ar putea cartografia cu precizie aceste structuri la scara mare, ar trebui sa poata identifica tema materiei intunecate si a energiei intunecate in simfonia Big Bangului. Sloan Digital Sky Survey, un prim studiu cu unghi larg, a inregistrat o parte dintre aceste informatii intre 1999 si 2008, cand a intocmit harta cerului. LSST este conceput sa patrunda mult mai adanc in spatiul cosmic.

Poate ca nu va rezolva misterele, dar – prezice Tyson – „va spune mult mai multe despre ce nu sunt materia intunecata si energia intunecata“. „Viteza“ de fotografiere a LSST va oferi astronomilor si o imagine mai buna a evenimentelor prea scurte ca sa fie rapid studiate azi.

Majoritatea astronomilor, chiar si amatorii care folosesc telescoape in curte si camere digitale obisnuite, inregistreaza regulat evenimente scurte de origine necunoscuta. Faci o serie de fotografii si pe una vezi o pata de lumina intr-un loc unde nu era nimic nici inainte, nici dupa aceea.

Putea fi o raza cosmica ce se lovea de obiectiv, un asteroid cu viteza mare care trecea prin campul vizual sau o lumina pe suprafata unei stele rosii obscure. Nu stii, asa ca ridici din umeri si treci mai departe. Deoarece LSST va face atatea expuneri repetate ale intregului cer, ar putea rezolva multe astfel de enigme. Telescoapele enorme de maine vor face intr-onoapte cat fac cele actuale intr-un an, dar asta nu inseamna neaparat ca telescoapele vechi vor fi scoase din uz.

Cand uriasii vor intra in functiune – spune Scott Fisher –, „telescoapele Gemini de azi vor deveni cele care vor iesi sa adune informatii generale“, gasind fenomene interesante, pe care telescoapele cele mai mari sa le investigheze amanuntit.

„E ca o piramida si ajuta ambele parti: cand un telescop foarte mare gaseste ceva interesant pe care nu-l putem observa in fiecare noapte, astronomii pot solicita o programare la un telescop mai mic, sa zicem, ca sa-l verifice in fiecare noapte senina timp de un an si sa vada cum se schimba in timp.“ Telescoapele care orbiteaza in spatiu deschid o noua dimensiune.

Satelitul Kepler al NASA, lansat in martie 2009, fotografiaza metodic constelatia Cygnus, cercetand reducerea usoara a intensitatii luminii, produsa atunci cand planetele – unele probabil asemanatoare cu Pamantul – tranziteaza prin fata stelelor lor; echipa lui Geoff Marcy va folosi atunci Telescopul Keck la examinarea de aproape a stelelor semnalate de Kepler, pentru a confirma ca acestea au planete.

In viitor, perechi de oglinzi puse in functiune pe orbita si conectate prin sisteme laser ar putea atinge puterea de rezolutie a unor telescoape a caror oglinda ar avea un diametru de mii de metri. Candva, observatoarele situate in craterele de pe partea indepartata a Lunii ar putea sonda universul dintr-un mediu ideal – linistit, intunecos si rece.

Combinatia viitoare a satelitilor inteligenti care vorbesc cu telescoapele mari de pe Pamant, din ce in ce mai automatizate, conectate la randul lor prin retele de fibra optica si folosind sisteme de inteligenta artificiala pentru a descoperi modele logice in suvoaiele de date, sugereaza un proces atat biologic, cat si mecanic, asemanator cu evolutia globului ocular, a nervilor optici si a creierului.

REGIZORILOR LE PLACE SA SPUNA ca fiecare film consta de fapt din doua filme – cel pe care il faci si cel pe care spui ca il vei face in timp ce strangi banii. Ideea este ca nimeni nu poate prezice exactrezultatul unei initiative cu adevarat creative. Acelasi lucru este valabil si pentru descoperirea stiintifica: oamenii de stiinta pot spune ce anume se asteapta sa realizeze cu telescoape mai mari si mai bune, dar astfel de predictii sunt in cea mai mare parte doar extrapolari din trecut.

„Daca te duci la Washington sa cauti sponsorizari pentru un nou telescop si faci o lista cu ce vei putea vedea prin aceasta noua fereastra catre univers, stii ca lucrul cel mai interesant pe care il vei descoperi, probabil, nu se afla pe lista ta – spune Tyson. Ar putea fi ceva cu totul nou, o fizica nemaiauzita, care te va ului.“Minunata teorie a Big Bangului despre inceputul universului, pusa cap la cap in secolul al XX-lea, a aparut tocmai din astfel de revelatii neprevazute.

Edwin Hubble a descoperit accidental expansiunea universului, la telescop: ea fusese anticipata de teoria generala a relativitatii, a lui Einstein, insa Hubble nu stia nimic despre aceasta predictie si nici macar Einstein nu o luase in serios. Materia intunecata a fost descoperita accidental; la fel si energia intunecata. Un telescop nu- i arata doar ce e in spatiu; te invata cat de putin stii, deschizandu-ti imaginatia catre minuni nemarginite. „Luneta este foarte fidela“ – spunea Galileo.



3 Comments

  1. Draga Nat. Geo

    sunt un baiat din Buzau care va anunta ca urmareste emisiunile d-voastra ,a tuturor.M-ati inspirat,iar acum vreau sa devin astronom.Pe unii oameni nu ii intereseaza da pe mine…ma fascineaza.Va multumesc ca existati si sper sa descoperiti viata pe alte planete cat mai curand.Va rog frumos sa ma tineti la curent cu totul.Imi trimiteti un telescop pentru ca al meu nu vede nimic (please).

    Cu drag Razvan

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*