Najveći teleskop na svetu koji će gledati daleko u istoriju svemira

N1 specijal 16. dec. 202107:4520 komentara
Podeli:
Izvor: NASA/Adriana Manrique Gutierrez

Do kraja decembra će, posle višegodišnjih kašnjenja, u svemir konačno biti lansiran najveći teleskop do sada, vredan deset milijardi dolara – Svemirski teleskop Džejms Veb (James Webb), kog NASA gradi već 20 godina. Teleskop koji ostavlja bez daha ne samo svojim neverovatnim mogućnostima, nego i izgledom, gledaće daleko u istoriju svemira, u vreme nastanka prvih zvezda i galaksija. Naučnici očekuju da će korenito promeniti naše razumevanje svemira i čovečanstvu pomoći da sazna odakle dolazimo i gde je još u svemiru moguće živeti. U razumevanju njegovog prelamanja pomoći će nam slovenačka astrofizičarka Maruša Bradač, koja je snažno uključena u njegov razvoj.

Teleskopi su oduvek predstavljali prozor čovečanstva u istoriju svemira. Nebo je teleskopom prvi istraživao italijanski fizičar i astronom Galileo Galilej 1609. godine. Iako je bio mali, dug 1,27 metara, nejasne slike, Galileo je s njim mogao da razlikuje kratere na Mesecu i trag raspršene svetlosti na nebu, koju danas poznajemo kao našu galaksiju – Mlečni put.

Astronomi su kroz vekove razvijali sve veće teleskope, s kojima su mogli da zavire u sve udaljenije delove prostora i vremena takođe. Najoštrije oko u rani svemir je od 1990. godine bio svemirski teleskop Hubble, koji i danas kruži oko Zemlje i omogućava izvanredna naučna otkrića.

U svojoj 30-godišnjoj istoriji svemirski teleskop Hubble doneo je brojna otkrića, koja su zaslužila i Nobelove nagrade. Između ostalog je pomogao da se odredi starost svemira (13,8 milijardi godina), te pomogao da utvrdi da se svemir ubrzano širi. Uz njegovu pomoć su otkrili da je u središtu skoro svake veće galaksije crna rupa, pomogao je u izradi trodimenzionalne karte tamne materije i otkrio dva Plutonova meseca, Niks i Hidra.

Ali ni Hubble nije bio dovoljno moćan, da bi precizno pogledao u nastanak prvih galaksija, neposredno posle Velikog praska.

Revolucionarni prozor u svemir

Naučnici i inženjeri iz celog sveta su zato poslednjih 25 godina radili na izgradnji revolucionarnog prozora u rani svemir – Svemirski teleskop Džejms Veb, koji će biti najveći, najsnažniji i najsloženiji svemirski teleskop do sada, piše N1 Slovenija.

Teleskop Džejms Veb ima ogledalo slično saću, veličine 6,5 metara, sunčani štit veličine teniskog igrališta, te četiri odvojene kamere i senzorske sisteme za prikupljanje podataka. Vebovo primarno ogledalo presreće crvenu i infracrvenu svetlost koja putuje kroz svemir i odbija je na manje, sekundarno ogledalo. Zatim sekundarno ogledalo svetlost usmerava u naučne instrumente, koji snimaju svetlost na različitim talasnim dužinama.

Izvor : NASA/N1 Slovenija

Prečnik glavnog ogledala teleskopa Džejms Veb je 6,5 metara. Što je veće ogledalo teleskopa, bolji je njegov domet. Naime, veće ogledalo sakuplja više svetlosti, zbog čega je slika oštrija, a teleskop vidi dalje u svemir.

Budući da rakete nisu dovoljno velike, da bi na njih stavili ovako veliki teleskop, Vebovo ogledalo su izgradili od 18 manjih delova. Oni će prilikom lansiranja biti složeni kao origami, a u svemiru će se rasklopiti u jedinstveno ogledalo. Preko površine ogledala je nanesen tanki zlatni sloj koji za razliku od uobičajenih materija, dobro odbija infracrvenu svetlost. Planiranje, izrada i upravljanje ogledalom, koje se rasklapa, jedno je od glavnih tehnoloških dostignuća Veba. U decembru će, posle višegodišnjih kašnjenja, ovo tehnološko čudo konačno lansirati u svemir, gde će kružiti oko Sunca i pomagati u otkrivanju najvećih tajni svemira.

Lansiranje teleskopa nestrpljivo očekuje i priznata slovenačka astrofizičarka dr. Maruša Bradač, koja je učestvovala u razvoju teleskopa Džejms Veb. Iskustvo pre lansiranja poredi sa iščekivanjem deteta: „S jedne strane tom se događaju beskrajno raduješ, a sa druge strane si jako uplašen“.

Teleskop kao ultimativni vremeplov

Teleskop, koji će biti mnogo snažniji od svog prethodnika Hubbla, biće ključni opservatorij sledeće decenije. Omogućiće uvid u početke svemira, više od 13,5 milijardi godina unazad, kada su tamu ranog svemira osvetlile prve zvezde i galaksije, napravljene od vodonika i tamne materije.

Zato naučnici svemirski teleskop Džejms Veb takođe opisuju i kao ultimativni vremeplov, jer što dublje gledaš u svemir, vidiš dalje u prošlost. Ako je Hubble u novorođenom svemiru mogao da vidi galaksije, stare kao mališane, Džejms Veb će moći da vidi dojenčad. Svetlost od Sunca do Zemlje na primer putuje osam minuta, zbog čega Sunce vidimo onakvo kakvo je bilo prije osam minuta. Slično je i sa ostalim telima u svemiru.

„Ovo je jedna od glavnih uloga Jamesa Webba – da saznamo, kako je svemir izgledao u samom početku, kada je bio star samo jedan postotak današnje starosti. Tada su počele da nastaju prve galaksije, koje želimo detaljnije da proučimo“, rekla je dr. Maruša Bradač, priznata slovenačka astrofizičarka, koja učestvuje u razvoju teleskopa.

Maruša Bradač
Izvor : Žiga Živulović jr./Bobo

Razumevanje razvoja galaksija i zvezda u prošlosti, ključno je za naše razumevanje svemira kakav je danas. Njihovim istraživanjem bi naučnici, po rečima astrofizičarke, želeli da odgovore na osnovno pitanje, koje sebi kao čovečanstvo oduvek postavljamo: Odakle dolazimo?

„S tim da kada budemo odgovorili kakav je svemir bio u prošlosti, takođe ćemo moći odgovoriti i na to kako će se razvijati u budućnosti. U svakodnevnom životu nam to ne znači mnogo, ali se radi o osnovnim istraživačkim pitanjima i upravo na osnovu toga čovečanstvo može dalje da se razvija“, kaže ona.

Maruša Bradač će u projektu učestvovati iz Slovenije, gde se vraća nakon 22 godine u inostranstvu, od kojih je 17 proživela u SAD. Naime, s 1. januarom 2022. godine završava posao profesorke na kalifornijskom univerzitetu u Davisu. Vraća se na mesto gde je njen studijski i istraživački put započeo – na Fakultet za matematiku i fiziku u Ljubljani, gde će vremenom osnovati svoju istraživačku grupu.

Teleskop će svemir gledati drugačijim „očima“

Razlog zbog kojeg će teleskop Džejms Veb videti dalje od prethodnika je u tome da će svemir gledati drugačijim „očima“. Dok je njegov prethodnik svemir gledao uglavnom u ultraljubičastoj i optičkoj svetlosti, Džejms Veb će svemir gledati u daljim talasnim dužinama – u infracrvenom spektru, što će mu omogućiti prepoznavanje vrlo dalekih, slabih svetlosnih signala.

To je povezano sa ubrzanim širenjem svemira, zbog kojeg se predmeti u svemiru od nas udaljavaju onoliko brže, koliko dalje gledamo. Slično se događa i sa svetlošću. Zbog širenja svemira se talasna dužina svetlosti, koja je emitovana kao vidljiva ili ultraljubičasta, pomera u dalje, crvene talasne dužine, što astronomi nazivaju kosmološkim crvenim pomakom.

Zbog ubrzanog širenja svemira svetlost se sve više pomera u dalje, crvene talasne dužine, što nazivamo crveni pomak. Što je objekat udaljeniji, svetlost se više proteže dok dopre do nas.

Za proučavanje najranijeg nastajanja zvezda i galaksija u svemiru naučnici zato moraju da posmatraju infracrvenu svetlost, te da koriste teleskop i instrumente, optimizovane za ovu svetlost.

Infracrvena (IR) svetlost je važna i za druga posmatranja, na primer egzoplaneta (za posmatranje njihovih protoplanetarnih diskova i sastava atmosfere) i preostalih galaksija. Za razliku od kraćih talasnih dužina vidljive svetlosti, može prodreti kroz oblake gasova i prašine, u kojima nastaju prve zvezde i planete, i da otkrije šta se krije iza njih.

Izvor : NASA/ESA, Hubble

Slika Stubovi stvaranja jedan je od najpoznatijih snimaka koje je napravio svemirski teleskop Hubble. Na levoj strani je pogled u vidljivoj svetlosti, a na desnoj u infracrvenoj svetlosti. Prilikom gledanja u infracrvenoj svetlosti vidljivo je mnogo više zvezda, jer infracrvena svetlost može da prodre kroz oblake gasova i prašine.

Teleskop će odleteti daleko od Zemlje

I Hubble je takođe svemir mogao da posmatra u infracrvenoj svetlosti, ali na kraćim talasnim dužinama od teleskopa James Webb, zbog čega nije mogao da vidi tako daleko u istoriju svemira. Kako bi Džejms Veb svemir mogao da posmatra na daljim talasnim dužinama infracrvenog dela svetlosti, moraće da otputuje mnogo dublje u svemir.

U poređenju s Hubblom, koji se nalazi u bliskoj orbiti oko Zemlje, na udaljenosti od 570 kilometara od Zemlje, Džejms Veb će biti „parkiran“ skoro milion i po kilometara od Zemlje, gde će na takozvanoj drugoj Lagrangevoj tački ili L2 orbitirati oko Sunca.

Na ovoj tački će teleskop moći da očuva bezbednu udaljenost od jake svetlosti Sunca, Zemlje i Meseca, pa će moći da ostane hladan, što je ključno za prepoznavanje svetlosti slabih i vrlo udaljenih objekata.

Za zaštitu teleskopa od spoljnjih izvora svetlosti i toplote, kao što su Sunce, Zemlja i Mesec, Veb ima petoslojni sunčev štit, veličine teniskog igrališta. On deluje kao suncobran, koji osigurava hlad i na taj način osetljiva ogledala štiti od zagrevanja.

Izvor : NASA/Chris Gunn

Sunčev štit teleskop deli na hladnu stranu (okrenutu od Sunca) sa temperaturom približno -233 stepena Celzijusa i vruću stranu (okrenutu prema Suncu) sa temperaturom približno 85 stepeni Celzijusa. I nakon lansiranja teleskopa Džejms Veb, Hubble neće ići u penziju. Naprotiv. Naučnici se nadaju da će se teleskopi još dugo preklapati, jer za najbolja istraživanja trebaš podatke oba teleskopa, pojasnila je Maruša Bradač.

Slovenačka astrofizičarka u projektu već deceniju

Maruša Bradač u projektu teleskopa Džejms Veb učestvuje već deceniju. Od 2016. godine takođe je i članica istraživačke grupe koja je razvila jedan od četiri najvažnija naučna instrumenta na teleskopu NIRISS.

Radi se o posebnoj kameri – spektograf za blisku infracrvenu svetlost – koja bi snimala nebo i uzimala svetlosne spektre vrlo slabih objekata, kao što su galaksije i zvezde. Uz pomoć svetlosnih spektara naučnici će prvi put moći da prouče od kojih elemenata su sastavljene prve galaksije i zvezde, te da otkriju još nepoznate galaksije u ranom svemiru.

Njihovi istraživački ciljevi su jasni, ali istovremeno očekuju i iznenađenja, jer su mogućnosti za nova otkrića sa ovako moćnom opremom praktično beskonačne. „Nadam se da će nas nešto iznenaditi, da ćemo otkriti nešto neočekivano. Ubeđena sam da ćemo otkriti nešto novo, jer podaci pokazuju da su naši postojeći modeli nastajanja galaksija u ranom svemiru nepotpuni“, kaže Bradač.

Šta istraživači još ne razumeju?

Posmatraće galaksije u vrlo mladom svemiru, malo posle velikog praska, kada je svemir bio potpuno zamagljen. Razlog za tamu bila je prisutnost neutralnog vodonika, koji je apsorbovao utraljubičastu svetlost prvih zvezda i na taj način ih učinio nevidljivim za naše teleskope.

Naučnicima je poznato da je svemir postao proziran približno milijardu godina posle Velikog praska, ali ne znaju kada je tačno proces čišćenja magle, koji naučnici nazivaju rejonizacija, počeo i završio, te kako je tekao.

„To je važno znati, jer su se u periodu pre rejonizacije galaksije razvijale drugačije nego posle toga. Razumevanje ovog procesa bi zato donelo i važne odgovore, kako smo nastali, kako je nastala naša galaksija i kako su se galaksije i svemir razvijali sve do danas“, objašnjava Bradač.

Mogli bi dobiti dokaze o prvoj generaciji zvezda

Lansiranju teleskopa se takođe raduje i priznata astrofizičarka sa novogoričkog univerziteta, dr. Andreja Gomboc, koja s projektom nije direktno povezana, ali će podaci koje će prikupljati teleskop biti korisni i za njena istraživanja. Astrofizičarka Gamboc, između ostalog, kao i Maruša Bradač, istražuje udaljene galaksije, ali na drugačiji način. Galaksije posmatra posredno, preko posmatranja posebnih pojava u njima – erupcije gama zraka.

Erupcija gama zraka, odnosno optički sjaj koji ga prati, deluje kao neka svetlost koja osvetljava vrlo udaljenu i zbog toga loše vidljivu galaksiju. Naučnici uz pomoć ove svetlosti mogu da proučavaju osobine galaksije, objasnila je Gomboc.

Budući da erupcije nastaju spajanjem dve neutronske zvezde ili zbog kolapsa središta masivne zvezde na kraju njenog životnog puta, teleskop će pomoći u otkrivanju eksplozija prvih zvezda u svemiru.

„To je zanimljivo jer trenutno još nemamo posmatračkih podataka o prvoj generaciji zvezda u svemiru. One su verovatno bile drugačije od kasnijih generacija, jer su bile sastavljene samo od vodonika i helijuma. Razumevanje njihovih osobina, razvoja i kraja, važno je za razumevanje razvoja ranog svemira, pa i za razumevanje tela u današnjem svemiru – na primer crnih rupa, koje su ostavile za sobom“, navodi ona.

Traženje života u svemiru

Veb neće proučavati samo rani svemir i galaksije, nego će biti važan i za niz drugih istraživanja. Jedno od ključnih područja na kojem naučnici očekuju mnoga otkrića, su istraživanja egzoplaneta – planeta izvan našeg Sunčevog sistema, koji su slični Zemlji.

Teleskop Džejms Veb će između ostalog analizirati i hemijski sastav atmosfera i tražiti tragove o životu na njima.

Jedan od zanimljivih planetarnih sistema, kojeg će proučavati teleskop Džejms Veb, od Zemlje je udaljen približno 40 svetlosnih godina. Radi se o sedam planeta veličine Zemlje, koji kruže oko male, hladne zvezde, nazvane TRAPPIST-1, koju su naučnici nazvali po pivu. Otkrili su ih u februaru 2017. godine uz pomoć teleskopa Spitzer.

Tri od njih se kreću u području gde bi temperature morale biti dovoljno niske da bi mogli imati vodu u tečnom stanju, što znači da bi mogle biti pogodne za život. Naučnici se zato raduju detaljnijim istraživanjima ovih planeta, koje će omogućiti Džejms Veb.

Kontroverzno nazivanje teleskopa

Lansiranje teleskopa, koji su gradili čak 20 godina, istraživači već željno iščekuju. A oduševljenje, koje bi moralo pratiti ovako teško iščekivani događaj, u zadnje vreme je zasenila polemika oko nazivanja teleskopa, koja je među istraživačima izvor loše volje i razočarenja.

Teleskop je svoj trenutni naziv – Svemirski teleskop Džejms Veb – dobio 2002. godine, kada je bio u početnoj fazi razvoja. Pre toga se zvao Svemirski teleskop sledeće generacije. Nekadašnji šef NASA Šon O’Kifi ga je 2002. godine nazvao po Džejmsu Vebu, koji je u periodu od 1961. i 1968. godine, kada je NASA pokušavala da pošalje atronaute na Mesec, vodio agenciju.

Nazivanje po Vebu već na početku nije bilo najsrećnije rešenje, jer se radi o imenu političara, zvaničnika, a ne priznatog naučnika ili naučnice, po kojima obično nazivamo teleskope. Pored toga, u odlučivanje o nazivu nisu uključili naučnu zajednicu, kao što je to uobičajeno, već je to bila odluka s vrha.

Dodatni razlog, zbog kojeg mnogi misle da je nazivanje po Džejmsu Vebu loša odluka, su optužbe o navodnoj upletenosti Veba u diskriminaciju gejeva i lezbijki, biseksualaca i transseksualaca za vreme njegovog rada u NASA. Tokom Vebovog vođenja agencija je navodno progonila i otpuštala članove LGBT zajednice.

Ove optužbe nisu nove, širu pažnju već su privukle pre približno šest godina. Pozivi na promenu naziva su približavanjem datuma lansiranja sve glasniji.

U maju su četiri ugledna astronoma pokrenula i peticiju za promenu naziva teleskopa, koju je potpisalo više od 1.250 ljudi. „Naziv ovako važne misije, koja će decenijama živeti u ljudskoj i naučnoj svesti, morao bi da odražava naše najviše vrednosti“, napisali su pokretači peticije u članku u „Scientific American“, u kojem detaljnije progovaraju i o dokazima za optužbe.

Slovenačka astrofizičarka Maruša Bradač se slaže da bi NASA morala da promeni naziv. Ipak, ističe da bi se promena naziva morala dogoditi već ranije, ili posle, kada teleskop Džejms Veb već bude u svemiru.

U ovom trenutku, kada je teleskop tik pred lansiranjem, to bi se moglo pokazati vrlo problematičnim, upozorava astrofizičarka. „Mnogi instrumenti, programi, baze podataka u projektu, u svom nazivu imaju reči Džejms Veb. Kako ih promeniti a da se ne uruši celi sistem? Nije tako jednostavno promeniti naziv, ali se apsolutno slažem da to treba učiniti“, istakla je ona.

NASA odbila promenu naziva

NASA je uprkos pozivima javnosti krajem septembra objavila da naziv teleskopa neće promeniti, jer u istrazi, dokaze o Vebovoj umiješanosti u diskriminaciju lezbijki, gejeva, biseksualaca i transseksualaca, nisu pronašli. Ovim su dodatno pojačali nezadovoljstvo i razočaranje u široj naučnoj zajednici, koja optužuje NASA za netransparentnost istrage.

„Šteta je što NASA nije ponudila transparentniji odgovor. Teleskop je zbog zakašnjenja i visokih troškova već na lošem glasu, a sada ga još opterećuje i polemika u vezi sa nazivom. To će se i dalje vući i nije dobro“, mišljenja je Andreja Gomboc.

Po mišljenju Maruše Bradač, NASA bi morala aktivnije i odgovornije pristupiti rešavanju ovog problema. „Morali bi reći da će promeniti ime, ali da to sada još ne mogu uraditi. Morali bi osnovati odbor koji će proučiti mogućnosti za promenu naziva i u proces uključiti astronome, koji se slažemo da ovakvo nazivanje nije dobro. Nažalost, u pozadini su uvek politika i finansiranje“, smatra Bradač.

Istraživači, koji celi život razvijaju teleskop, ili oni kojima je nužno potreban za njihova istraživanja, ga zbog toga neće bojkotovati, jer je previše značajan. „Možda će radije koristiti samo njegovu skraćenicu JWST, koju će tumačiti drugačije, na primer Just Wonderful Space Telescope“, razmišlja Gomboc.

Popravnog ispita neće biti

Projekat Džejms Veb kasni niz godina, jer je lansiranje teleskopa odlagano već pet puta. Jedan od razloga za to je i velika udaljenost teleskopa od Zemlje, zbog koje se kada jednom bude u svemiru više neće moći popraviti ili nadograditi. Zato se pre lansiranja treba pobrinuti da besprekorno radi, jer popravnog ispita neće biti.

Budući da Džejms Veb nije dizajniran za bilo kakve nadogradnje, a njegov životni vek je dosta kraći od Hubbla, koji je, iako je bio planiran za 10-godišnju misiju, nakon više od 31 godine još uvek u funkciji. „Džejms Veb bi trebao da živi barem pet i po godina naučnih posmatranja, a očekivanja su da će živeti još mnogo duže“, izjavila je Bradač.

Naučnici očekuju da će se sa Hubblom još dugo preklapati, jer su za najbolja istraživanja potrebni podaci oba teleskopa, naglasila je  Bradač.

Prevoz teleskopa zahtevan i rizičan

Teleskop će lansirati iz Francuske Gvajane u Južnoj Americi na raketi Ariane 5, gde je teleskop morao biti prevezen iz NASA centra u Kaliforniji.

Prevoz teleskopa nije predstavljao samo veliki tehnički zalogaj, nego i veliki bezbednosni rizik. Teleskop je putovao složen u teretnom kontejneru, u pratnji duge kolone vozila, vreme isplovljavanja prekookeanskog broda, s kojim je prešao okean, bila je strogo čuvana tajna.

„Bili smo jako srećni kada je konačno stigao u Francusku Gvajanu. Kod tereta, koji je vredan deset milijardi i koji je nezamenjiv, naime, postojala je realna mogućnost da bi ga mogli oteti pirati i za njega zahtevati otkupninu. Rekli su nam da na društvenim mrežama ne smemo davati podatke o prevozu teleskopa, kako pirati ne bi otkrili gde se nalazi“, izjavila je Bradač.

Posle 16 dana putovanja, teleskop je 12. oktobra sigurno stigao u Port de Pariakabo u Francuskoj Gvajani.

Četrnaest dana agonije

Putovanje od lansiranja do tačke u svemiru, na kojoj će Veb biti „parkiran“, biće vrlo izazovno i dugo. „Imaćemo 14 dana terora. U tom periodu će se polako otvarati pojedini delovi opservatorija i na svakom koraku nešto može poći po zlu“, rekla je Bradač.

Pre nego što Veb stigne na svoj cilj, 1,5 miliona kilometara daleko od Zemlje, napraviće niz zahtevnih instalacija, uključujući i postavljanje petoslojnog sunčevog štita veličine teniskog igrališta. Naime, štit prilikom lansiranja u svemir mora biti složen kao origami, kako bi ga mogli smestiti na raketu. Posle ukupno 29 dana od lansiranja teleskop će stići do tačke L2.

Zatim će teleskop još šest meseci pripremati za rad. U tom periodu će Veb samo praviti snimke već poznatih objekata u svemiru, na osnovu kojih će teleskop kalibrirati, fokusirati i spojiti sve potrebne instrumente.

Nakon pola godine teleskop će moći da zaviri u zanimljivije objekte daleko u istoriji našeg svemira. I biće samo pitanje vremena kada će se dogoditi prvo otkriće, koje će možda naše razumevanje svemira okrenuti naglavačke.

Komentari

Vaš komentar