Prihodnost vesoljskih raziskav

Maketa naslednika Hubblovega vesoljskega teleskopa v naravni velikosti. Zrcalo teleskopa bo med izstrelitvijo zloženo in se bo odprlo šele v vesolju.

V zadnji oddaji pred poletno volilno vročico se posvečamo znanstveni prihodnosti. O prioritetah raziskav vesolja za prihodnjih nekaj desetletij, odločilnih vprašanjih in o tem, ali velja verjeti takim napovedim se pogovarjamo s prof. Tomažem Zwittrom z ljubljanske Fakultete za matematiko in fiziko.

Raziskovanje vesolja je vedno na skrajni meji možnega in zato poganja tehnološki razvoj. Astronomi so uporabljajo digitalne kamere z več milijardami točk, zahtevajo, da se temperatura celotnega opazovalnega satelita ne spreminja za več kot milijoninko stopinje in zato celotno konstrukcijo naredijo iz lahkega, trdnega in neraztegljivega materiala prihodnosti – silicijevega karbida. V prihodnosti lahko pričakujemo, da bomo satelite za astronomska opazovanja gradili v vesolju, kjer se deli zaradi lastne teže ne bodo zvijali. Že nasledniku Hubblovega teleskopa, ki naj bi ga izstrelili konec desetletja, bodo zrcalo sestavili v vesolju, težišče opazovanj pa bodo iz vidnega območja prenesli v infrardečo svetlobo, kjer posebej dobro vidimo še hladne nastajajoče zvezde in njihove planete. Opazovanja v rentgenskih žarkih, kjer lahko spremljamo najbolj divje vesoljske eksplozije supernov in izbruhe sevanja gama, bo dopolnila meritev tresenja prostora, ki nastane ob hitrem premikanju velikih mas in ga kot gravitacijske valove zaznamo po malenkostnih spremembah razdalje med posameznimi sateliti.

Napovedovanje prihodnosti je seveda negotovo. Vendar je planiranje pomembno, če ne zaradi drugega, zato, da smo pripravljeni na spremembo načrtov, ki jo prinese novo in nepričakovano odkritje. Saj, če bi vse vedeli vnaprej, raziskovanje tako ali tako ne bi imelo nobenega smisla.

INTERVJU

Prof. Zwitter, znanost že lep čas išče razlage o nastanku sveta in mestu človeštva v njem. Ameriška vladna agencija Nasa, ki je odgovorna za ameriški vesoljski program in dolgoročne vesoljske raziskave, je pred kratkim razgrnila vizijo raziskav vesolja za naslednja tri desetletja. Podobno je naredil tudi evropski konzorcij raziskovalnih institutov Astronet. Kaj napovedujejo?

Zavedati se moramo, da je napovedovanje tvegano početje. Težko je vedeti, kaj bo čez dve, čez tri desetletja zanimivo. Kot je svoje

čase povedal profesor Sagan:  najboljših in najzanimivejših stvari se sploh ne da napovedati, ker so onkraj naše domišljije. Pa vendar lahko izdvojimo morda tri vprašanja. Prvo je verjetno, ali smo sami in v zvezi z vsem, kar je povezano z Zemlji podobnimi planeti okrog drugih zvezd in morebiti z življenjem na njih. Potem, kako smo prišli sem, se pravi razvoj zvezd. V veliki meri ga razumemo. V milijarde let dolgih procesih se tu in tam zgodi, da kakšen milijon let, kar se sliši veliko, pa kljub temu samo trenutek v življenju zvezde, še ni povsem pojasnjen. Potem pa seveda prvič v zgodovini človeštva lahko razpravljamo o vesolju kot celoti, o njegovem nastanku, razvoju, prihodnji usodi in seveda to se zdijo nekako tista odločilna vprašanja. Na nekatera od njih že slutimo prve odgovore, za druga pa se nam verjetno še ne sanja. Verjetno pa bodo drugačni, kot jih pričakujemo zdaj.

To pomeni, da je težko napovedovati neko prihodnost v povezavi z vesoljem?

prof. dr. Tomaž Zwitter

prof. dr. Tomaž Zwitter

foto: Val 202

Torej načrtovati je treba, kot vedno pri vsaki dejavnosti in vedeti želite, kaj boste naredili, kdaj boste naredili, ali je to sploh možno, koliko bo to stalo in tako naprej. Vsi financerji na tem svetu seveda želijo te napovedi, pa vendar zlasti pri znanosti razumejo, da s tem pravzaprav samo pokažete svojo sposobnost načrtovanja. Pozneje, ko pa pride realni svet, pa dejansko odkrijete nekaj popolnoma nepričakovanega. Recimo pospeševanja vesolja pred dobrim desetletjem nihče ni mogel predvideti vnaprej. Potem se znate prilagoditi zelo na hitro in rezultat bo še boljši, kot ste pričakovali, kljub temu, da ne bo po načrtu.

Odkrivanje planetov je ves čas med pomembnimi znanstvenimi novicami. Zemlja tako čedalje manj deluje kot edini kraj v vesolju, kjer je možno življenje. Kaj nam še manjka, da bi v vesolju lahko odkrili dvojnico Zemlje?

Pravzaprav veliko in malo, kakor gledate. V zadnjih dveh desetletjih smo spoznali, da so tudi taki planeti, ki so zelo podobni Zemlji, bolj pravilo kot pa izjema. Zdi se, da ima več kot polovica zvezd, podobnih našemu Soncu, vsaj en planet, podoben naši Zemlji, recimo po velikosti, morda tudi po oddaljenosti. Na drugi strani pa so seveda razmere na teh planetih še precejšnja neznanka. Lahko ocenimo, kako vroč je, kakšna je temperatura, morda lahko iz tega sklepamo na obstoj tekoče vode, kar je lahko zelo zanimivo. Malo pa vemo o atmosferi teh planetov, malo vemo o zelo vznemirljivi možnosti obstoja kisika. Kisik namreč ne bi obstal brez življenja, tudi na naši Zemlji je tako in to pomeni, da recimo odkrijete molekulo kisika v velikih količinah, tako, kot jo vidite v naši zemeljski atmosferi, potem močno slutite, kaj je tam zadaj. Trdim, da je to edina pot. Te stvari so na dosegu naslednjih desetih, petnajstih let, se pravi dve desetletji že teče ta zgodba s planeti. Morda bo še za časa našega življenja ta odgovor dokaj bolj jasen.

Včasih so astronomi raziskovali vsako zvezdo posebej. Zdaj pa se to spreminja. V čem je razlika?

Na nebu je veliko zvezd, v naši galaksiji jih je kakšnih sto milijard, takih galaksij je spet nekaj sto milijard, se pravi, to so neverjetno velike številke. Če bi šli od ene do druge zvezde, ne bi prišli prav daleč. Glede tega – kot vedno v znanosti – obvelja statistika. Statistika v tem smislu, da če imate dovolj velik pomenljiv vzorec, potem lahko sklepate na lastnosti. Seveda pa samo statistika, ki sicer vlada znanosti, ni dovolj. Treba je stvari tudi razumeti na dovolj fundamentalnem nivoju, drugače vas hitro zapelje. To lahko ponazorimo s hudomušno prispodobo: če na primer gledate, koliko je kadilcev, koliko ljudi ima pljučnega raka in koliko je spet med njimi kadilcev, bi se zdela na prvi pogled – neverjetno – bolj verjetna izjava, da pravzaprav pljučni rak povzroča kajenje, kot pa obratno, kar vemo, da je res. Se pravi, statistiko je treba gledati z zdravo glavo in to pomeni imeti neko razlago, fiziko, tisto, kar je zadaj, seveda

Eno od pomembnih vprašanj je nastanek zvezd in planetov. Že vemo, kako sta nastala naše Sonce in Zemlja?

Veliko je jasnega že kar nekaj desetletij, na primer to, da zvezde nikoli ne nastanejo same, ampak vedno v večjih skupinah, da so planeti pomemben del zgodbe pri nastajanju zvezd, da to valjčno snov, tako imenovano vrtilno količino prevzamejo planeti, ampak podrobnosti pa ne razumemo. Veliko tega še ni popolnoma jasnega: ni jasna vloga zvezdnega prahu pri tem, ni jasna točna vloga posameznih kemičnih elementov. Ni mogoče preučevati ene zvezde za drugo, lahko pa gledate velike skupine, velike preglede neba z robotoiziranimi teleskopi. Opazujete torej nek vzorec, ugotavljate, kako se kaj navadno zgodi in kaj je od česa dejansko odvisno, vključno z neverjetnimi dogodki, ki so zelo redki, vendar ključni. Takšni so na primer izbruhi gama žarkov, zelo zelo redek dogodek, ampak zelo ključen v neki fazi razvoja vesolja, oziroma nekega oblaka.

Potrebujete pa tehnologijo, potrebujete zmožnost, da nekaj naredite, potem pa se vedno znova izkaže, da je pravzaprav narava dosti bolj domiselna, kot pa je naša lastna pamet in domišljija in potem nam postreže s presenečenji. Ravno to je seveda tisto, kar je pri vsej zgodbi zanimivo. Ne morete načrtovati in stvari vas presenetijo, kljub vsemu pa vam jasno kažejo, kako gre ta kontekst dalje.

V zadnje pol stoletja smo se navadili, da lahko govorimo o tem, kakšno je bilo vesolje, ko je bilo približno tisočkrat mlajše in manjše, kot je danes. Imamo kakšno upanje, da bi videli sam začetek ali da bi spoznali, kakšne so bile prve zvezde?

Da, in to je pravzaprav tudi eno večjih presenečenj. Prav letos so končno odkrili drugo generacijo zvezd, se pravi zvezdo, za katero utemeljeno sklepamo, da sicer ni bila prva, ampak je bila druga v teh generacijah med veliko tisoči, ki so sledile. Se pravi, lahko sežemo zelo daleč nazaj, lahko sežemo v dobo prvih zvezd, lahko sežemo v čas, ko se je končalo tako imenovano temno obdobje, v bistvu v čas po nastanku vesolja. Lahko torej sežemo do prvih zvezd, še dlje od tiste prve svetlobe, pravzaprav v sam začetek. Kot vse kaže, obstaja vsaj načelna možnost, da bomo videli odmeve tistih prvih deset na minus 34 ničel, ki bi bile pred enico napisane v sekundah. Gre za neverjetno kratek čas pred nastankom vesolja, ki bi lahko imel določen odmev v svetlobi, ki jo zaznavamo. Ta polarizacija sevanja mikrovalovnega ozadja nekako potrjuje domnevo, da so jo odkrili. Objavili so jo zgodaj letos, bomo videli, ali bo stvar na koncu leta bolj potrjena z alternativnim merskim satelitom, satelitom Planck. Vendar ne glede na to, ali bo potrjena ali ne, potencial obstaja. Že to je samo po sebi nenavadno. Pred pol stoletja smo se dokončno zavedli, da je vesolje nastalo pred 13,8 milijarde let, potem smo ugotovili, da ga vidimo kot svetlobo morda 300 tisoč let po nastanku, potem smo se zavedli, da so kemični elementi nastali v prvih minutah. Te stvari se neverjetno in nepričakovano izboljšujejo, obenem pa seveda ni vse odkrito. Če pogledamo samo, iz česa je vesolje, da je samo nekaj odstotkov, dva, štiri odstotke take snovi, kot sva midva in poslušalci, preostalega pa ne poznamo. Ne vemo, kaj je temna snov in kaj je temna energija, se pravi ogromna večina ostaja popolnoma neodkrita. Tudi tisto, kar marsikoga, ki ni profesionalec na tem področju, zanima, se pravi, ravno astronomijo Nasa in evropske ustanove prepoznavajo kot enega odločilnih motivatorjev za znanost, tehnologijo, inženirstvo in matematiko.

Potrditev inflacijske teorije bi bila torej pomembna za to, da zvemo, kaj se je zgodilo tik po velikem poku.

Seveda. Če pogledava človeštvo ali vzameva katerokoli civilizacijo v preteklosti, je vsaka civilizacija imela neko razlago o svojem nastanku, o nastanku sveta. Sem spadajo vsa verovanja, to je bil pomemben miselni vzorec, ki se vedno znova ponavlja na različne načine. Zdaj smo v neke vrste posebnem času, ker prvič lahko o tem govorimo v jeziku znanosti, v jeziku statistike, v jeziku poskusov, kako je to dejansko zelo verjetno bilo. In to je seveda popolnoma nova kvaliteta in v tem smislu se mi zdi pravzaprav nenavadno, da lahko o takih stvareh govoriva. Ko sem študiral, o takih stvareh še ni bilo kaj dosti govora. Tehnologija zdaj zelo napreduje, zasuki so nepričakovani in zelo uspešni.

Ampak seveda je potrebnih zelo veliko primerjav, da pridemo do končnega rezultata.

Seveda. Tehnologija se je močno spremenila. Kar nenadoma računalniki: obstajajo področja, področje fizike, na splošno znanosti naravoslovja, kjer so računalniki uporabljajo za računanje, kot že ime pove, ne pa za pisanje ali za igranje kakšnih igric ali pa za morda internetne povezave. Stroji so danes izjemno hitri in izjemno zmogljivi, na drugi strani pa tudi opazovalna oprema in tudi povezljivost. Sploh ne delate več ponoči, stroj dela sam, vi samo naročite in delate v velikih svetovnih kolaboracijah. Nacionalna nota je na eni strani zelo pomembna, vsaka družba, ki da kaj nase, te vede goji, na drugi strani pa je povezljivost alfa in omega. Treba je biti na svetovnem nivoju, primerljiv in vključen v te tokove.

Prof. Zwitter, hvala lepa.  

Vsekakor je treba omeniti, da je pri raziskavah velikih vprašanj, o katerih se ljudje sprašujejo skozi celotno zgodovino,  zraven tudi veliko Slovencev, vrsta ljudi, ki so bili v preteklosti tudi gostje Frekvence: Maruša Bradač, Uroš Seljak, Anže Slosar, Vid Iršič, Sonja Jejčič, Primož Kajdič, Andreja Gomboc, Uroš Kostić, Martin Horvat, Marcos Bavdaž.

Vključeni smo v tri največje preglede zvezd na svetu, sodelujemo pri preučevanju gama žarkov, pa okolja aktivnih galaksij, pri mikrolečenju, spremljanju Sonca in njegovih aktivnosti, v kozmologiji in v globalnem pozicijskem sistemu Galileo. Naš rojak Marcos Bavdaž pa je pri evropski vesoljski agenciji vodja tehnološkega razvoja, funkcija, ki jo ima le malokdo v Evropi.