5. jul 2010.

Astronomija

Južna evropska opservatorija, poznatija kao ESO (European Southern Observatory) je briljantan primer međunarodne saradnje koja je tokom protklih 30 godina dovela do niza fundamentalnih naučnih otkrića u oblasti moderne astronomije i astrofizike. Iako mnogima nepoznata kao takva, ESO je po zvaničnim statistikama najproduktivnija astronomska opservatorija na svetu, sa oko 700 naučnih radova objavljenih godišnje.
Piše: Ivana Horvat

foto: ESO

ESO je osnovan 1962. godine i trenutno broji 14 zemlaja članica; vodi tri astronomski veoma bitna područja u Atakama pustinji u Čileu: La Sija, Paranal i Šahnantor, na kojima se nalazi veliki broj teleskopa. Sve tri oblasti su izuzetno pogodne za astronomska osmatranja i što se tiče astronoma, krase ih četiri veoma bitne karakteristike: najveći broj vedrih dana u godini, niska vlažnost vazduha, velika nadmorska visina i potpuni mrak.

Osim što u svom naučnom asortimanu ima najveći i najmoderniji optički teleskop današnjice, VLT (Very Large Telescope), ESO trenutno aktivno radi na dizajniranju i relaizaciji nekih od najambicioznijih astronomskih projekata u svetu: E-ELT-iju (European Extremely Large Telescope) i ALMA-i (The Atacama Large Millimetar/submillimetar Array). Kada se završi 2018. godine, E-ELT će biti najveći optički teleskop na svetu, nekoliko puta većeg primarnog ogledala od trenutno najvećeg teleskopa, a ALMA će slati i do deset puta oštrije slike, u oblasti radio i infracrvene astronomije, od Habl svemirski telskop u vidljivoj oblasti.

Administrativno predstavništvo Južne evropske opservatorije se nalazi u Garhingu pored Minhena u Nemačkoj. Međutim, s obzirom na to da se svi teleskopi nalaze na južnoj hemisferi i da su namenjeni za osmatranje južnog neba, institucija nosi naziv Južna evropska opservatorija.

Veoma veliki teleskop, VLT

Veoma veliki teleskop ili Very Large Telescope (VLT) kako mu ime glasi u originalu, je trenutno najproduktivnija i najmoćnija astronomska opservatorija na planeti, koja se nalazi na platou Cero Paranal, na visini od 2400 metara. VLT se sastoji od četiri glavna teleskopa, sa prečnikom primarnog ogledala od 8.2 metra i od četiri pomoćna, pokretna teleskopa, prečnika 1.8 metara. S obzirom na njegov naučni značaj i performanse, godišnje se dobija 4-6 puta više zahteva za korišćenje VLT-ija od broja rasploživih sati.

Iako posmatrano u okvirima veličine primarnog ogledala VLT nije ništa posebno (Gran Kanari teleskop 10.4 m, Kek opservatoija 10 m), njegova prednost u odnosu na druge je ta što pojedinačne teleskopske jedinice mogu da se kombinuju u interferometar, pružajući astronomima mogućnost da osmatraju nebo do najsitnijih detalja, kao da ga posmatraju kroz mnogo veći teleskop. Individualni teleskopi mogu da budu kombinovani u grupu od dva ili tri, ali i da budu korišćeni pojedinačno, što je u najvećem broju osmatranja i slučaj.

Za svaki interferometar veoma je bitna udaljenost na koju možemo da postavimo teleskope i što je ta udaljenost veća, to je efekat snimanja bolji. Maksimalna udaljenost za VLT iznosi 200 metara, dok za Kek opservatoriju na Havajima, takođe jednu od vodećih opservatorija, to rastojanje iznosi 85 metara.

Kada se koristi kao interferometar, VLT daje i do 25 puta kvalitetniju sliku, a svetlosni zraci prikupljeni pojedinačnim telskopima kombinuju se u podzemnom sistemu tunela, u kojima se nalaze veoma kompleksni sistemi optike. Na taj način pomoću interferometra dobijamo konačnu sliku. U prilog kvalieta slike govori i to da bi oštro „oko“ VLT interferometra moglo da razluči farove automobila koji se nalazi na Mesecu. Korišćeni čak i kao individualni, ovi teleskopi mogu da nam prikažu objekte u svemiru i do 4 milijarde puta tamnije od onih koje vidimo golim okom!

Četiri glavna teleskopa su dobila ime po čileanskim nazivima za Sunce, Mesec, najpoznatije južno sazvežđe Južni krst i Veneru: Antu, Kvajan, Melipal i Jepun. Imena su izabrana tokom konkursana koji je bio raspisan u osnovnim školama širom Čilea.

VLT (foto: ESO)

Takođe, VLT je opremljen sa oko 15 naučnih instrumentima, za čiju izradu su korišćene poslednje tehnologije. Iako Gran Kanari teleskop i dva Kek teleskopa imaju veće primarno ogledalo od VLT-ja, uz sve prateće naučne instrumente, kao i uz jedinstvenu mogućnost kombinovanja pojedinačnih teleskopa u interferometar, VLT je najmoćniji optički teleskop kojim raspolažemo. Bitno je napomenuti da opseg VLT-jevog snimanja obuhvata i ultraljubičastu, ali i inracrvenu svetlost, koja nam o svemiru otkriva mnogo više od vidljive svetlosti.

Samo pre nekoliko dana ova moćna mašina je otkrila, po prvi put u istoriji posmatranja, dešavanja na planeti koja se nalazi van našeg solarnog sistema. Ovo ne samo da je fantastično otkriće samo po sebi, već je i otkriće koje nam uliva nadu u dalja istraživanja koja se tiču otkrića života na dalekim svetovima poput našeg. Naime, instrumenti visoke rezolucije su zabeležili veoma burnu oluju na dalekoj planeti koja kruži oko druge zvezde, a s obzirom da je upravo pomoću VLT-ja i to ne tako davno otkrivena i prva vansolarna planeta, ovo nam govorio da krupnim koracimo grabimo napred ka rešavanju najvećih enigmi univerzuma. VLT nam je omogućio da po prvi put pratimo kretanja pojedinačnih zvezda oko centra naše galaksije, čiji je navigacioni sistem supermasivna crna rupa, skrivena iza gustog oblaka prašine u samom galaktičkom centru.

Nedaleko od VLT-ja izgrađen je hotel za sve zaposlene astronome i inženjere, koji im priuža utočište od ekstremnih pustinjskih uslova. Međutim, zbog svoje egzotične lokacije, Rezidencija, kako hotel nosi ime, je poslužila za snimanje poslednjeg filma oDžejms Bondu „Quantum of Solace“. O ovim dešavanjima više možete saznati u mesečnom ESO videocast-u, ESOcast.

La Sija opservatorija

La Sija planina, koja se nalazi na rubu Atakama pustinje nekih 600 km severno od Santjaga, glavnog grada Čilea, gosti nekoliko ESO teleskopa. Ovo je prva ESO opsrevatorija, koja je u funkciji još od 1977. godine. Sa oko 300 objavljenih naučnih radova godišnje, La Sija se po porduktivnosti nalazi na drugom mestu, odmah iza VLT-ja.

Ova planina, nastanjena velikim brojem teleskopima, nalazi se na jednom od najmračnijih i najusamljenijih staništa na planeti Zemlji. Kao i Paranal, zadovoljava sve uslove koji jedno mesto čine savršenim za astronomska osmatranja. Takozvani NTT (New Technology Telescope) ili ESO 3.6-metara telskop samo su neki od operativnih astronomskih „postrojenja“ koja su dovela do veoma bitnih naučnih otkrića. Drugi od pomenutih teleskopa je dom najpreciznijem spektroskopu koji se koristi za lov na vansolarne planete.

Tzv. HARPS instrument je zaslužan za otkriće prve planete Zemljinog tipa, koja bi mogla biti prva otkrivena habitabilna zona van našeg solarnog sistema. HARPS-ova specijalnost su planete veoma male mase, koje je s razlogom teško uočiti. Takođe, neki od teleskopa sa La Sije su igrali ključnu ulogu u povezivanju procesa kao što su visoko-energetske eksplozije gama zraka – najmoćnije eksplozije u univerzumu od Velikog praska – i smrti masivnih zvezda. La Sija daje i veliki doprinos razumevanju procesa smrti masivnih zvezda, tzv. supernova, i bila je jedna od prvih opservatorija koja je pomno pratila eksploziju supernove 1987A koja se desila u susednoj galaksiji, Velikom Magelanovom oblaku.

VISTA i VST

Takozvani ESO „survey“ teleskopi, koji će tokom narednih nekoliko godina mapirati ogromne delove neba, takođe su jedni od najnaprednijih ESO teleskopa. Iako su VLT i NASA/ESA Habl svemirski teleskop veoma moćna oruđa sama po sebi, njihova mana, uslovno rečeno, se sastoji u tome što mogu da snimaju veoma male delove neba odjednom. VISTA i VST su, međutim, dizajnirani tako da mogu da mapiraju široke delove neba veoma brzo i precizno.

Ova dva teleskopa će tokom narednih pet godina obaviti devet dobro pripremljenih i planiranih skeniranja neba i prikupiti toliko podataka da će ih astronomi proučavati bar naredne dve decenije. Sa dosadašnjih 24 terabajta koje godišnje snima VLT, ukupna količina informacija će po godini skočiti za 100 terabajta, kada oba teleskopa budu u punoj upotrebi. Takođe, mapiranjem neba VISTA i VST će utabati put novim pokolenjima, najvećem budućem optičkom teleskopu E-ELT-iju i Džejms Veb teleskopu (James Web Telescope).

VISTA je počela sa radom septembra 2009 godine, dok se početak istraživanja sa VST-om očekuje tokom ove godine. VISTA je trenutno najveći teleskop za mapiranje neba u infracrvenoj oblasti spektra i sa svojim naprednim detektorima visoke osetljivosti i širokougaonim kamerama prikazaće nam južno nebo u potpuno novom ruhu.

Budući projekti: E-ELT i ALMA

Kada se završi i pusti u rad 2018. godine Evropski-ekstremno veliki teleskop (European-Extremely Large Telescop, E-ELT), će biti naše najveće „oko“ upereno ka nebu, koje će snimiti i istražiti svemir do najsitnijih detalja. E-ELT će snimati u oblasti vidljive svetlosti, koju možemo da vidimo, ali i u oblasti infracrvene svetlosti – svetlost malo većih talasnih dužina - koju čovekovo oko ne može da interpretira.

Primarno ogledalo E-ELT-ja će biti široko kao polovina fudbalskog terena, tačnije prečnik ogledala će iznositi 42 metra i skupljaće 15 puta više svetlosti nego i jedan optčki teleskop danas. Teleskop će imati napredan sistem od pet ogledala, koji uključuje i veoma naprednu adaptivnu optiku, koja se koristi za izoštravanje astronomskih slika koje često bivaju zamućene usled vazdušnih strujanja u našoj atmosferi. Gigantsko primarno ogledalo će se sastojati iz 1000 heksagonalnih delova, prečnika 1.4 metra, a debljine svega 5 centimetara.

E-ELT će istraživanja u modernoj astronomiji odvesti nekoliko koraka unapred. Svojim gigantskim ogledalom prečnika 42 metra i adaptrivnom optikom biće u stanju ne samo da otkriva planete slične Zemlji, nego i da snima atmosfre ovih objekata, otkrivajući nam njihov hemijski sastav, a samim tim bićemo u prilici da otkrijemo nove habitabilne zone u našem univerzumu. Takođe, E-ELT će snimati i analizirati protoplanetarne oblake, koji predstavljaju najranije faze u formiranju planeta, a njegovi visokorezolucioni instrumenti će nam otkriti da li u tim oblacima postoje molekuli vode ili neki organski molekuli. Ako malo bolje razmislimo o svemu ovome, shvatićemo da će nas E-ELT odvesti korak bliže ka rešavanju večne zagonetske ljudskog roda – da li smo sami u svemiru?

E-ELT (foto: ESO)

Ali to nije sve. Gigantsko ogledalo E-ELT-ija će snimati najstarije objekte u svemiru – skupljaće svetlost najranijih objekata u svemiru, kojoj je trebalo nekoliko milijardi godina da stigne do nas. Na ovaj način čovek gleda direktno u prošlost: u vreme kada su se prvi objekti u svemiru stvarali, prateći njihovu evoluciju. Takođe E-ELT će nam pomoći da veoma detaljno popišemo kosmički inventar i zaokružimo listu svih hemijskih elemenata zastupljenih u ogromnim oblacima međuzvezdanog gasa i prašine, ali i da shvatimo kako su nastajali tokom vremena i kako se njihova zastupljenost menjala.

Ogledala adaptivne optike su veoma skupi komadi visoke tehnologije. Ova ogledla su kompjuterski kontrolisana i oko 5000 tzv. aktuatora oblikuju njihovu površinu i do nekoliko hiljada puta u sekundi, kako bi ispravili nadolazeću svetlost iz svemira, koja treperi usled veoma turbulentnih dešavanja u našoj atmosferi. Samim tim, adaptivna optika ispravlja i izoštrava dobijene slike, poboljšava im rezoluciju i otkriva nam mnogo više detalja o svemiru.

Prošla godina je protekla u iščekivanju konačne odluke o mestu na kom će E-ELT biti sagrađen. Početkom ove godine odluka je doneta, a kao pobednika dobili smo Cero Armazones, oblast u Čileu koja se nalazi na samo 20 km od VLT-ja. Naučnici nisu bili ni na malo lakom zadatku, jer najmoćniji teleskop zaslužuje najbolje mesto za astrnomska osmatranja, kako bi svi njegovi kapaciteti bili maksimalno iskorišćeni .

ALMA

Visoko na platou Šahnantor u čileanskoj Atakama pustinji, ESO zajedno sa međunarodnim partnerima gradi teleskop, koji će da proučava neke od najhladnijih i najtamnijih objekata u svemiru. Talasna dužina ove svetlosti je reda veličine milimetra, i nalazi se u infracrvenom i radio delu spektra zračenja. Ovakva svetlost potiče od objekata koji se nalaze tek nekoliko desetina stpeni iznad apsolutne nule, najniže moguće temperature u prirodi. Takođe, sličnu svetlost nam šalju i veoma stari objekti u svemiru, koji su nastali u početnoj fazi evolucije svemira, a čija se talasna dužina svetlosti „rastegla“ na svom putu ka nama.

Na ovaj način, astronomi mogu da otkriju hemijski sastav ali i prirodiu procesa koji se dešavaju u ogromnim, tamnim oblacima međuzvezdanog molekularnog gasa – gusti regioni u svemiru gde se rađaju nove zvezde i planetarni sistemi. Ovi delovi svemira su obično neprozirni za vidljivu svetlost, ali sijaju veoma jarko u oblasti radio i infracrvene svetlosti. Stoga će nam ALMA otvoriti jedan novi prozor u mračan i hladan svemir, koji još uvek ne poznajemo dobro. Kako je ova vrsta svetlosti u velikoj meri apsorbovana od strane vodene pare u našoj astmosferi, veoma je bitno da se jedna ovakva opservatorija nalazi u oblasti kao što je Šahnantor – na 5000 m nadmorske visine, sa veoma niskom vlažnošću vazduha.

ESO je, zajedno sa drugim međunarodnim partnerima, izvođač ovog ambicioznog projekta: 66 antena, prečnika 12 i 7 metara se trenutno postavlja i transportuje na 5000 metara nadmorske visine. Ovih 66 antena će biti kombinovano i korišćeno kao jedan ogromni teleskop – tzv. interferometar. Antene će moći da se izmeštaju na udaljenost od 150 metara do 18 kilometara, te će ALMA snimati nebo i do 10 puta oštrije od svemirskog teleskopa Habl, koji se nalazi van negativnog uticaja naše atmosfere, 600km iznad površine Zemlje. Iako neće snimati u istoj oblasti elektro-magnetnog zračenja (svetlosti), ALMA će nam doneti sliku veoma hladnog svemira, skrivenog iza gustih slojeva prašine i gasa. Kako ovi oblaci međuzvedane prašine zaklanjaju naš pogled u svemir i blokiraju vidljivu svetlost, koju snima Habl kao i drugi optički teleskopi, ALMA će nam otkriti svemir u rezoluciji koju do sada nismo imali prilike da vidimo.

ALMA (foto: ESO)

Procenjuje se da bi radovi na ALMA-i mogli biti završeni oko 2014. godine, a u rad će biti puštena nekoliko godina nakon toga.

Astronomija doživljava zlatno doba razvoja. Nove tehnologije su nam tokom proteklih 20 godina omogućile određivanje stope širenja svemira, koji je dominantno ispunjen tamnom materijom i energijom, otkrivanje prvih vansolarnih planeta, kao i snimanje najstarijih objekata u univerzumu, starih 13 milijardi godina.

Astronomija se često naziva najstarijom naukom, jer je bez ikakve sumnje veličanstven pogled na Mlečni Put sa Zemlje inspirisao i intrigirao ljudsku civilizaciju od najranijih dana. Astronomija je i nauka ekstrema. Proučava najveće udaljenosti u prirodi, najstarije i najmasivnije objekte, najniže i najviše temperature u svemiru, od hladnog univerzuma koji se nalazi na svega nekoliko stepeni iznad apsolutne nule, do zvezda ćije se temperature penju i do nekoliko miliona stepeni. Astronomija proučava i najekstremnije energije u prirodi, a da bi sve ovo bilo moguće neophodna je uska saradnja sa industrijom i širom naučnom zajednicom, kako bi se razvile moderne tehnologije koje su u stanju da izvedu ove zadatke kako valja.

Južna evropska opservatorija, ESO, je svojevrstan pandan NASA-i: ono što je NASA za svemirska istraživanja, to je ESO za istraživanja svemira sprovedena teleskopskim osmatranjima sa Zemlje. Sa 700 naučnih radova objavljenih samo tokom 2008. godine, ESO je najproduktivnija astronomska opservatorija u svetu, prvak u popularizaciji nauke i astronomije, ali i odličan promoter međunarodne saradnje, bez koje sve ovo ne bi bilo moguće.