Največje oko zazrto v nebo

Predvajaj

O vesolju še zdaleč ne vemo vsega, poznamo le 4 odstotke. Preostanek je temna snov in temna energija, kar smo spoznali tudi po zaslugi teleskopov, ki so pripomogli k številnim odkritjem, na katera še pred petnajstimi leti nismo niti pomislili.

Šestnajsterica evropskih držav večino astronomskih opazovanj z zemeljskega površja združuje v okviru Evropskega južnega observatorija. Ta upravlja z nizom teleskopov na dveh opazovališčih v severnem Čilu, to je na La Silli in na Paranalu, in sodeluje pri konzorciju radijskega teleskopa ALMA na bližnji planoti Chajnantor.

Pred mesecem dni so dokončno odločili, da se bo v desetih letih tem že doslej največjim napravam za astronomska opazovanja na Zemlji pridružil še Evropski izjemno veliki teleskop z angleško kratico E-ELT. Ta gigantski teleskop s premerom zrcala 39 metrov bo zbral več vidne in infrardeče svetlobe, kot vsi obstoječi astronomski teleskopi skupaj.

Teleskopova zbiralna moč bo tolikšna, kot bi jo imele oči vseh milijard Zemljanov, ki bi na nočni strani Zemlje hkrati pogledali v nebo.

Seveda pa bodo svetlobo Evropskega izjemno velikega teleskopa zabeležili mnogo natančnejši in občutljivejši instrumenti od naših oči. Slike bodo tudi izjemno ostre, kar 15-krat ostrejše od tistih s Hubblovega vesoljskega teleskopa in 6-krat ostrejše od slik njegovega vesoljskega naslednika, ki ga NASA namerava izstreliti proti koncu desetletja.

Vsi omenjeni teleskopi, vključno z bodočim Evropskim izjemno velikim teleskopom, opazujejo s hribov v puščavi Atakama v Čilu, saj so tam in na vrhovim havajskega otočja najboljši pogoji za astronomska opazovanja na Zemlji. Izjemno je število jasnih in mirnih noči, izjemno nizka pa je tudi vlaga, ki z vpijanjem infrardeče svetlobe moti astronomska opazovanja.

O nizkih vlagi in o življenju v puščavi Atakama bi nam gotovo veliko lahko povedala tudi gospa Mojca Čajnko, ki prihaja iz Slovenske Bistrice in ki z možem Luisom Jerezom vodi hostel z zelo slovenskim imenom Sonček v bližnjem kraju San Pedro Martir, naselju, ki je astronomskim teleskopom najbližje.

O Evropskem izjemno velikem teleskopu se bomo pogovarjali z dr. Joejem Liskejem, ki je znanstveni direktor celotnega projekta. Drugo polovico svojega časa namenja raziskovanju nastanka galaksij in zgoščevanja snovi v zgodnjem vesolju, kjer kot operativni direktor deluje v velikem pregledu galaksij z imenom projekt GAMA.

Kot duhovito pravi v življenjepisu, pa tretjo polovico svojega časa namenja popularizaciji znanosti. Mnogi ga poznajo kot izjemno priljubljenega doktorja J-ja, ki vodi podcaste Hubblovega vesoljskega teleskopa in Evropskega južnega   observatorija. Sodeloval je tudi pri številnih znanstvenih filmih in bil za svoje delo večkrat nagrajen.

Intervju – Dr. Joe Liske

joe_liske

Ste znanstveni direktor projekta Evropski izjemno veliki teleskop, ki je pretekli mesec dokončno dobil zeleno luč za graditev. Kakšni so tehnični cilji in izzivi tega projekta, ki bo naslednje desetletje največje oko na Zemlji, zazrto v nebo?

Kot ste pravilno povedali, nameravamo zgraditi največji optični in infrardeči teleskop na svetu. Za to bomo potrebovali približno desetletje. Pomembno je, da ta teleskop ne bo največji le tedaj, ko bo dokončan, ampak bo to največja taka naprava še kar nekaj prihodnjih desetletij. Seveda izzivi obstajajo. Takega teleskopa ni lahko zgraditi, saj teleskopa take velikosti nismo naredili še nikoli. Mislimo, da vemo, kako narediti posamezne dele teleskopa, velik izziv pa bo zagotoviti, da bodo vsi ti deli pravilno delovali skupaj. Velik tehnični izziv bo torej kontrola samega teleskopa.

Moderni teleskopi namreč niso trdne in statične strukture. Nasprotno, v resnici so prilagodljive strukture, ki jih ves čas upravljamo. Med samim opazovanjem astronomskega objekta mora teleskop na nek način nadzirati samega sebe. Preverja kvaliteto slike, poravnavo in obliko vseh zrcal in ugotavlja, ali so vsi ti elementi še vedno v optimalnem stanju, tako da teleskop lahko naredi najboljše mogoče slike. Če je karkoli narobe ali se karkoli spremeni, se mora teleskop takoj uravnati. Torej teleskop sam sebe ves čas tudi preverja. Vsi moderni teleskopi delujejo na ta način, vendar bodo pri Evropskem izjemno velikem teleskopu ti problemi aktivne kontrole teleskopa zelo veliki in verjetno najtežji izziv, s katerim se bomo srečali.

Ta projekt bo imel ogromen vpliv na vso astronomijo. Nam bosta izjemna sposobnost zbiranja svetlobe in fantastična ločljivost pomagali bolje spoznati, ali je vesolje primerno za življenje in razumeti razvoj vsega – od zvezd do vesolja kot celote.

Preučevanje, ali je vesolje primerno za življenje, je eden glavnih znanstvenih ciljev celotnega projekta. Želimo raziskovati ekstrasolarne planete, to je tiste, ki ne krožijo okoli Sonca, ampak okoli drugih zvezd. Radi bi ugotovili dovolj podrobnosti, da bi lahko rekli, ali na površju teh planetov morda res lahko obstaja življenje. Seveda moramo najprej odkriti planete, ki so dokaj podobni Zemlji, torej take, ki so približno prave velikosti, so skalnati, obenem pa dovolj veliki, da lahko ob sebi obdržijo ozračje. Biti morajo tudi na pravi razdalji od svoje zvezde.

Želimo preučevati kemično sestavo ozračja teh planetov. To bi radi naredili zato, ker na Zemlji vemo, da je nastanek življenja precej korenito spremenil sestavo njene atmosfere, v kateri je odtlej precej kisika. Verjamemo, da se morda tudi na planetih ob drugih zvezdah lahko zgodi nekaj podobnega. Če bomo v ozračju eksoplaneta odkrili primerno mešanico molekul in drugih kemičnih elementov, nam bo to povedalo, da na njegovem površju morda obstaja življenje. To je eden velikih ciljev tega teleskopa.

Seveda pa bomo poleg tega preučevali tudi razvoj zvezd, skušali bomo bolje razumeti, kaj se v njih dogaja med njihovim celotnim življenjem. Bolje bomo skušali razumeti tudi nastanek in razvoj galaksij, to so strukture, podobne naši Rimski cesti, ki vsebujejo stotine milijard zvezd. Študij razvoja in nastanka galaksij je neposredno povezan z zgodnjimi fazami razvoja Vesolja, kjer bi radi zaznali in spoznali lastnosti prve generacije zvezd, ki so nastale v mladem vesolju kakih 500 milijonov let po velikem poku. Doslej so se te prve zvezde obstoječim teleskopom izmuznile, tako da njihovo odkritje ostaja eden velikih ciljev Evropskega izjemno velikega teleskopa.

Evropski izjemno veliki teleskop bo postavljen blizu Alme, ogromnega polja radijskih teleskopov, ki začenjajo z delovanjem v puščavi Atakama v Čilu. Sta ta dva projekta tekmeca ali se dopolnjujeta?

Prav gotovo ne tekmujeta, ampak se dopolnjujeta. ALMA je, kot ste omenili, radijski teleskop, oziroma, če smo bolj natančni, je to teleskop, ki deluje pri valovnih dolžinah nekaj milimetrov in nekoliko krajših. Medtem pa bo Evropski izjemno veliki teleskop deloval v vidni in v infrardeči svetlobi. Svetloba z različnimi valovnimi dolžinami je povezana z različnimi fizikalnimi procesi oziroma z različno energijo posameznih fizikalnih procesov.

Tako bomo z Almo videli predvsem zelo hladno snov in molekule v vesolju, medtem ko bomo v vidni in infrardeči svetlobi videli predvsem svetlobo zvezd ali sevanje dokaj vročega plina. To dvoje se torej dopolnjuje. V preteklih desetletjih smo na številnih področjih astronomije razvili dopolnjujoče se pristope, tako da smo določen izvor opazovali v zelo različnih valovnih dolžinah svetlobe in pri tem uporabljali različne vrste teleskopov, med njimi tudi optične ali radijske teleskope, kot je ALMA. Šele s takimi dopolnjujočimi se opazovanji si lahko ustvarimo popolno sliko in razumemo celotno zgodbo o tem, kaj se v določenem izvoru, ki ga raziskujemo, zares dogaja.

Torej, ALMA in Evropski izjemno veliki teleskop se dopolnjujeta. Če hočete nek proces dobro razumeti, dober primer za to je nastanek planetov, morate uporabiti oba. Le tako lahko razvozlate, kako okoli nastajajoče zvezde nastane protoplanetarni disk in kako se iz tega diska sčasoma rodijo planeti. Torej, dopolnjujemo se.

Evropski izjemno veliki teleskop bo nared vsega nekaj let po tem, ko bo začel delovati Nasin naslednik Hubblovega vesoljskega teleskopa. Vendar pa bo evropski teleskop zbral več svetlobe in njegove slike bodo ostrejše. Lahko rečemo, da bo s tem teleskopom Evropski južni observatorij dosegel primat pri astronomskih raziskavah?

Deloma da in deloma ne. Tu moramo ločiti nekatere stvari. Pri astronomskih opazovanjih z zemeljskega površja, torej s teleskopi na Zemlji, Evropa ne le, da bo dosegla primat, ampak tak primat že imamo. Evropski izjemno veliki teleskop bo torej to prednost ohranil. V okviru Evropskega južnega observatorija v puščavi Atakama v Čilu deluje Zelo veliki teleskop, to je mreža štirih 8,2-metrskih teleskopov, ki so najzmogljivejši in najnaprednejši teleskopi na Zemlji za opazovanje v vidni in infrardeči svetlobi.

Z Evropskim izjemno velikim teleskopom bomo to prvenstvo obdržali tudi v prihodnje. Pri opazovanjih iz vesolja pa mislim, da ni dvoma, da je NASA še vedno najpomembnejša, čeprav je tudi Evropska vesoljska agencija zabeležila vrsto odmevnih uspehov. Nasin teleskop James Webb, naslednik Hubbla, ki ga nameravajo izstreliti leta 2018, bo v letih za tem gotovo najpomembnejši teleskop za astronomska opazovanja, ki bo opazoval iz vesolja. Lahko rečemo, da Evropa vodi pri opazovanjih z zemeljskega površja, pri čemer Združene države ne zaostajajo veliko, pri opazovanjih iz vesolja pa imajo prednost ZDA, čeprav jim Evropa tesno sledi.

Dr. Joe Liske, ste tudi aktivni raziskovalec in operativni direktor projekta Gama, ki je objavil na desetine pomembnih znanstvenih odkritij o nastanku galaksij in zgoščevanju snovi v zgodnjem vesolju. Bi katero od teh odkritij želeli posebej omeniti?

GAMA je zelo velik pregled neba, zbiramo podatke o 250 tisoč galaksijah. Tako veliko število galaksij moramo preučiti, ker pa je razvoj galaksij precej zapleten, vključuje veliko različnih fizikalnih procesov. Torej moramo pregledati celotno populacijo galaksij in jih razhroščiti.

Nedavno zanimivo odkritje je bilo povezano z združevanjem galaksij. Teorija nam je povedala, da je združevanje galaksij zelo pomembno za njihov razvoj. Nismo pa vedeli, ali je združevanje pomembno tudi za rast samih galaksij v smislu naraščajoče mase vseh njihovih zvezd. Z razvojem vesolja, ko minejo milijarde let, galaksije postajajo vedno večje.

Pomembno vprašanje je, koliko te rasti je posledica nastajanja zvezd, ki se pač dogaja v galaksijah, in koliko te rasti je posledica združevanja galaksij. Nedavno nam je postalo jasno, da je za velike galaksije večino te rasti mogoče pripisati združevanju galaksij. Nasprotno pa je pri majhnih galaksijah večina rasti posledica običajnega nastajanja zvezd v galaksijah. To je zelo lep nedavni rezultat projekta GAMA.