TEMA BROJA
Miloslav Rajković
Astronomija / Niz otkrića
Zlatno doba astronomije
Savremenici smo neslućenog razvoja tehnologije, tehničkih nauka, fizike čestica i visokih energija, i nekih drugih naučnih oblasti. U tom opštem naučno-tehnološkom napretku čini se da astronomija ima posebno vidljivo mesto. Ova drevna nauka, jedna od najstarijih, ako ne i najstarija (sačuvani su odlomci istoimene pesme iz VIII/VII veka pne; izučavana je još u Pitagorinoj školi), zaista doživljava zvezdane trenutke. Poslednje tri decenije njenog uzleta najtačnije se mogu opisati Hesiodovim izrazom zlatno doba, koji je od svog izvornog mitološkog značenja postao metafora za izuzetno razdoblje u istoriji nekog grada, države, civilizacije, neke nacionalne književnosti, umetnosti, filozofske škole. Kao početak nove ere u njenoj milenijumskoj istoriji.
- Ako je u nekom periodu tokom istorije čovečanstva bilo dobro biti astronom, onda je to sada, a u budućnosti će verovatno biti još bolje. Izuzetno brz i veliki napredak tehnologije učinio je dostupnim različitu posmatračku opremu. Nikada tokom istorije nismo bili u mogućnosti da nebo posmatramo sa toliko različitih „očiju“, i to ne samo različitih po broju već i po karakteristikama - potvrđuje naše laičko zapažanje dr Milan Milošević (1981), teorijski fizičar i astrofizičar sa Departmana za fiziku PMF Univerziteta u Nišu.
- Mnogobrojnim teleskopima koji u elektromagnetnom spektru neprekidno posmatraju „zvezde“ sa Zemlje i iz svemira od skora su se pridružili i detektori gravitacionih talasa, a „nešto“ pre toga iz dubina naše planete (rudnika i leda) detektori kosmičkih neutrina takođe prikupljaju, za astronome i fizičare, dragocene informacije o ovim čudnim česticama.
Velika, izuzetna otkrića
Ovo zlatno doba astronomskih nauka, ili možda tek njegov početak, obeležila su kako standardna, svakodnevna, tako i velika, “revolucionarna”, otkrića. U prvu grupu bi spadala otkrića već poznatih pojava i objekata, neka nova ekstrasolarna planeta ili nova supernova sa očekivanim karakteristikama i sl. Velikim otkrićima u astronomiji, kaže naš sagovornik, možemo smatrati otkrića koja su stigla kao potvrda neke teorije mnogo godina nakon njenog “postavljanja”, otkrića koja su “promenila naše razumevanje sveta u kome živimo”, neka potpuno neočekivana ili otkrića za koja je bio potreban “izuzetno veliki napredak u tehnologiji posmatranja”.
Dug i neizvestan put
Put od ideje, preko posmatranja, prikupljanja, obrade i analize podataka do otkrića je dug i komplikovan, kaže Milošević. - Na početku puta nikada ne postoji garancija da će putovanje uspeti ili će „putnik“ završiti u nekoj mračnoj slepoj ulici. Često prođu decenije od neke teorijske ideje, preko administracije potrebne za dobijanje i izgradnju odgovarajuće opreme, do detekcije i otkrića. Nažalost, za mnoge odlične ideje nikada nije bilo dovoljno mogućnosti (i finansija) da budu realizovane. Ipak, mnogo toga je na raspolagaju i biće još više u budućnosti. Neke ideje su, nažalost, trajno izgubljene ali na putu do astronomskih otkrića pojavile su se mnoge nove i uspešne. |
Put do otkrića je dugotrajan i komplikovan jer je astronomija posmatračka nauka. Astronomija u svojim istraživanjima najčešće ne koristi „klasičan“ eksperiment, kao fizika ili hemija, na primer, već astronomi posmatraju šta se dešava sa nekim objektima I, na osnovu podataka prikupljenih tokom posmatranja, izvode zaključke o osobinama i dinamici procesa. I sam proces prikupljanja podataka u astronomiji je izuzetno složen, i mora da bude izveden na najprecizniji mogući način.
Dr Milan Milošević, docent Departmana za fiziku PMF Univerziteta u Nišu
|
- Jedan od najvažnijih elemanat svakog astronomskog istraživanja je način prikupljanja podataka. Nažalost - ističe docent Milošević - astronomi ne mogu da utiču na fizičke procese. Ne postoji mogućnost da se nešto promeni, kao u eksperimentu, da se neki proces ponovi na željeni način, pod kontrolisanim uslovima. Astronom, tj. posmatrač, može samo da čeka da se nešto dogodi; a kad se proces odigra, posmatra i prikuplja informacije. Za razliku od eksperimenta, gde uslove najčešće kontroliše onaj ko vrši eksperiment, astronom najčešće ne zna tačno pod kojim uslovima se neki proces odigrava.
Iz istorije astronomije kao neka od izuzetnih otkrića sagovornik Planete izdvaja: Galilejevo otkriće Jupiterovih satelita (Zemlja više nije bila centar svemira), potpuno slučajno otkriće kosmičkog pozadinskog zračenja (čime je dobijena jedna od najznačajnijih „eksperimentalnih“ potvrda teorije Velikog praska), Hablovo otkriće crvenog pomaka u spektrima galaksija (potvrda da se svemir širi), a kasnije potpuno neočekivano i iznenađujuće otkriće ubrzanog širenja svemira. “Ne možemo – veli - a da ne pomenemo i otkriće prve vansolarne planete oko zvezde slične Suncu (1995), čime smo, još jednom, saznali da naše mesto u svemiru nije posebno i specijalno.”
Kada je reč o otkrićima u poslednjih nekoliko godina, a posebno onim u 2022. godini, dr Milošević, koji je i autor, glavni urednik i vlasnik sajta Svet nauke, ukazuje da u izuzetno brzom razvoju svih nauka u minulom stoleću, ni astronomija nije zaostajala.
- Početak kosmičke ere sredinom XX veka značajno je povećao interesovanje za kosmička istraživanja i ubrzao razvoj astronomije, a lansiranje svemirskog teleskopa Habl (HST) 1990. godine otvorilo je jedan potpuno drugačiji pogled na svemir. Iako po „klasičnim“ karakteristikama teleskop HST nije ni bolji ni napredniji od većine teleskopa na Zemlji (od nekih je i mnogo lošiji), mesto gde se nalazi omogućilo nam je pogled kakav nismo mogli ranije ni da zamislimo.
Prva fotografija crne rupe
Izuzetno je teško izdvojiti neka posebno značajna otkrića tokom prethodnih godina, a naročito ih povezati sa vrstom korišćenog teleskopa. Svakoga dana saznajemo puno novih stvari, neke od njih su manje a neke više značajne, ali sama kategorizacija „značajnog“ otkrića je izuzetno subjektivna, i zavisi od nečijeg interesovanja, oblasti kojom se bavi i slično. Pa, ipak, izdvaja dva primera posebno značajnih otkrića, po ličnom izboru: otkriće gravitacionih talasa (2015) i prvu fotografiju crne rupe, u galaksiji M87 (2019).
Digitalne kamere
CCD (engl. charge-coupled device) kamere su nekad bile čudo tehnike, rezervisano samo za najbogatije astronome, one koji su imali projekte koji su im omogućavali da posmatraju samo preko najboljih teleskopa na svetu, teleskopa koji su bili opremljeni ovim kamerama. “CCD kamere danas imamo svi, u mobilnom telefonu (njih nekoliko), laptopu, na monitoru, apsolutno svuda. Želja astronoma da bolje snime i upoznaju svemir dovela je do digitalnih kamera bez kojih mnogi od nas ne mogu da zamisle savremeni svet. Ko zna do čega će sve dovesti tehnologija koju sada astronomi koriste za posmatranja. Ono što će verovatno biti dečija igračka za 20-30 godina, sada je možda najbolji instrument koji koristimo da otkrijemo tajne svemira.”
“Selfi” supermasivne crne rupe
Nakon „fotografisanja“ crne rupe u galaksiji M87, prošle godine stigla je i nova fotografija, možemo je nazvati čak i „selfi“ fotografija supermasivne crne rupe u centru naše galaksije. Možda zvuči paradoksalno, ali bilo je mnogo teže da radio interferometar EHT snimi ovu crnu rupu nego onu u 53 miliona svetlosnih godina dalekoj galaksiji M87. |
Za otkriće gravitacionih talasa bilo je neophodno izgraditi izuzetno osetljiv radio-interferometar koji bi omogućio vrlo precizno detektovanje promene rastojanja (LIGO i VIRGO detektori). Odavno poznate i opisane jednačinama Opšte teorije relativnosti, u drugom primeru, crne rupe su privlačile ogromnu pažnju. Snimanje ovih, po definiciji, nevidljivih objekata bio je vrlo zahtevan i komplikovan zadatak a za njegovu realizaciju bio je potreban teleskop „veličine Zemlje“. Upravo takav teleskop je radio interferometar Event Horizon Telescope (EHT).
-Iako sam ova dva “otkrića” posebno izdvojio - obrazlaže svoj izbor - ona su bila samo početak nekih, rekao bih, mnogo značajnijih otkrića. Tako su, nakon prvih detektovanih gravitacionih talasa nastalih tokom spajanje dve supermasivne crne rupe, detektovani i mnogi drugi slični signali, neki manje a neki više zanimljivi. Većina ovih događaja imala je izuzetan značaj za istraživače, ali za širu naučnu zajednicu i javnost nije bila toliko zanimljiva. Ipak, zabeležen je i događaj GW170817, tj. signal gravitacionih talasa koji su nastali kao rezultat sudara dve neutronske zvezde. Ovo je prvi događaj u svemiru za koji smo registrovali i gravitacione talase i signale svim drugim tipovima teleskopa, u celom elektromagnetnom spektru.
Priča o značajnim otkrićima u astronomiji u prošloj godini nikako ne može da prođe bez toga da pomenemo početak rada James Webb svemirskog teleskopa (JWST). Samo po sebi ovo nije astronomsko otkriće već samo početak mnogih značajnih otkrića. Međutim, JWST je izuzetno tehnološko dostignuće za koje je bilo potrebno razviti mnogo novih tehnologija i mnogo novih „zemaljskih“ otkrića, a sve to bilo je motivisano budućim velikim astronomskim otkrićima. Ta otkrića vidimo manje-više iz dana u dan.
Prva fotografija crne rupe (JWST)
|
Značajni događaji u 2022.
Prema mišljenju Milana Miloševića, među izuzetno značajnim astronomskim događajima u 2022. godini teško je ne pomeniti dve misije: Artemis - početak povratka ljudi na Mesec, i Double Asteroid Redirection Test, poznatiju kao DART. U ovoj drugoj misiji čovečanstvo je prvi put pokazalo da ima mogućnost da promeni putanje nekih tela u Sunčevom sistemu. Meta je bio asteroid Dimorphos. Pre misije DART, ovom asteroidu bilo je potrebno 11 sati i 55 minuta da jednom obiđe oko asteroida Didymos, svog „para“ u dvojnom sistemu asteroida. Nakon uspešnog pogotka, taj period je skraćen na 11 sati i 23 minuta.
-Ovom misijom čovečanstvo je pokazalo da može da vidi, pogodi i promeni putanje nekih asteroida u Sunčevom sistemu. Još uvek smo daleko od toga da možemo da se zaštitimo od potencijalno opasnih asteroida, ali ova misija koja je uključivala bukvalno sve aspekte astronomskih istraživanja pokazala je da smo na dobrom putu. Niz značajnih i interesantnih otkrića, dodaje dr Milošević, uvek je vezan za otkriće novih ekstrasolarnih planeta, atraktivnih sa aspekta astrobiologije i naučne fantastike (zbog čovekove stalne želje da istražuje i nastanjuje svetove gde niko pre nije išao), ali i zbog izuzetno preciznih posmatračkih tehnika potrebnih za njihovu detekciju.
Šta javnost vidi
-Iako na prvi pogled deluje kao ogomna količina podataka, tj. ogroman broj „šarenih“ fotografija koje vidimo na internetu, situacija je malo drugačija, objašnjava ovaj vrsni poznavalac sveta nauke i njen rođeni popularizator. - Za samo jedno posmatranje, tj. za jednu fotografiju koju vidimo potrebno je da JWST pošalje mnogo rezultata snimanja, mnogo fotografija, od kojih se kasnijom obradom dobijaju fotografije koje vidi najšira javnost. Za istraživanja isti, a možda i veći značaj imaju svi prikupljeni podaci - spektri, crno-bele fotografije, neke koje su možda na prvi pogled mutne i slične.
Prvi snimak ekstrasolarne planete
Deo značajnih otkrića JWST vezan je i za ekstrasolarne planete. Tako je ovaj teleskop prvi put snimio direktnu fotografiju jedne planete koja kruži oko druge zvezde. To je fotografija vanzemalsjkog sveta koji nosi oznaku HIP 65426b. Ova planeta prvi put je otkrivena 2017. godine. Prošle godine naučnici su iskoristili dve kamere JWST, nekoliko različitih filtera i koronograf da bi prvi put direktno snimili jednu ekstrasolarnu planetu.
-Snimljena planeta je ogromna gasovita planeta, oko 12 puta veća od Jupitera, koja oko svoje zvezde kruži na rastojanju od 100 astronomskih jedinica (Pluton je na oko 40 AJ). Osim prve fotografije ekstrasolarne planete, JWST je snimio i spektre atmosfera nekih planeta. Tako smo dobili mnogo informacija i detalja o hemijskom sastavu atmosfera ovih dalekih svetova. Jedna od tih planeta bila je WASP-39b. |
Svemirski satelit James Webb već u prvoj godini svoje misije snimio je više fotografija visoke rezolucije u boji nego što je to njegov prethodnik Habl ostvario tokom dvadeset godina rada. Naučnici realno mnogo očekuju od Veba u narednim godinama.
-Iako često čujemo poređenja između James Webb i Habl teleskopa, a povremeno čujemo i da je JWST zamenjuje HST, ova dva teleskopa nije lako uporediti niti zameniti. Oba teleskopa trenutno imaju izuzetno veliki značaj u astronomskim posmatranjima: HST je, tokom prethodnih decenija, prikupio ogromnu količinu dragocinih podataka i to nastavlja da radi, prvenstveno u vidljivom delu spectra a JWST je tek krenuo sa posmatranjima i do sada nam je poslao ogromnu količinu prelepih fotografija i izuzetno značajnih podataka. JWST posmatranja vrši u infracrvenom delu spektra i to mu omogućava da na potpuno nov i drugačiji način vidi svemir, „prodirući“ mnogo dalje kroz svemir - sve bliže granici vidljivog dela svemira, ali i mnogo dublje kroz oblake gasa i prašine od Habla.
Ako bismo uporedili količinu podataka sa ova dva teleskopa, videli bismo da je HST do sada verovatno prikupio više od 200 TB podataka (1. novembra 2018. godine u arhivi ovog teleskopa bilo je 161 TB podataka). U proseku HST na Zemlju šalje 120 GB podataka nedeljno. Kao i u posmatračkom, tako i u pogledu prikupljanja i prenosa podataka JWST je deset put moćniji. Ovaj teleskop podatke snima na SSD kapaciteta oko 68 GB i podatke na Zemlju šalje dva puta dnevno u periodu od po 4 sata. Ukupno u danu, JWST može da pošalje oko 60 GB podataka.
Moć Veb teleskopa
U ogromnoj količini podataka mnogo je i otkrića, ali i podataka koji tek treba da dovedu do otkrića. Na sreću, mnogi podaci sa JWST su, jednim delom, javno dostupni, a neki podaci postaće dostupni javnosti nakon određenog i definisanog perioda.
-Mnogo je interesantnih i značajnih otkrića u ovim podacima. Gotovo svaka fotografija koju je svemirski teleskop Džejms Veb snimio donela je nešto novo i teško je izdvojiti one najvažnije - kaže dr Milošević, uz poseban osvrt na jedan snimak:
-Možda ne možemo reći da je baš otkriće, ali već prva fotografija dubokog polja pokazala nam je moć JWST. Bila je to fotografija “najdaljeg” dobokog polja koje je bilo kada snimljeno u infra-crvenom (IC) delu spektra. Snimljeno je galaktičko jato SMACS 0723. Ovo jato, vidljivo sa južne hemisfere naše planete, koje se nalazi na 5,12 milijardi svetlosnih godina od nas, “posećivali” su mnogi teleskopi - HST, Plank, Čandra. Ali nijedna fotografija nije zabeležila toliko detalja i toliko galaksija. Veb teleskop je na ovoj fotografiji snimio i najslabije ikada zabeležene objekte u IC delu spektra. Snimao je 12,5 sati deo neba veličine zrna peska na rastojanju ispružene ruke i snimio svoju prvu fotografiju dubokog neba.
Značajno je i otkriće najudaljenijih galaksija. JWST je uspeo da snimi četiri najudaljenije galaksije. Snimljeno je kako su ove galaksije izgledale pre oko 13,4 milijarde godina, tj. u vreme kad je svemir bio star samo oko 350 miliona godina (2% sadašnje starosti). Ove galaksije, kao i stotinak drugih izuzetno dalekih galaksija, snimljene su u okviru mapiranja JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). “Crveni pomak koji je snimljen za ove četiri najdalje galaksije iznosio je 13,2. Do skoro najdalja snimljena galaksija bila je GN-z11, koja je zabeležena na HST dubokom polju. Ova galaksija snimljena je u vreme kad je svemir bio star oko 400 miliona godina i ima crveni pomak od 10,9.”
Deo posmatranja koja vrši JWST okrenut je ka istraživanju Sunčevog sistema. Snimci snimljeni ovim teleskopom otkrili su nam zanimljive oblake na Titanu, satelitu Saturna. Titan je zanimljiv satelit, izgrađen od „stena“ od vodenog leda, a na njemu su reke i jezera od tečnog metana i etana. To je jedini satelit u Sunčevom sistemu koji ima atmosferu. Njegova atmosfera je vrlo tanka, ali to nije predstavljalo problem da JWST snimi Titanovu atmosferu i bolje nas upozna sa oblacima metana koji se u njoj nalaze.
Naravno, još mnogo zanimljivih informacija dobili smo o različitim maglinama, galaksijama i sličnim objektima u svemiru. Početak i prethodni meseci rada JWST bili su izuzetno zanimljivi i obećavaju da će u budućnosti biti još više novih zanimljivih otkrića i iznenađenja.
Miloslav Rajković
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
