Mi ljudi imamo nezasitnu glad da bismo razumjeli Univerzum. Kao što je Carl Sagan rekao, "Razumijevanje je ekstaza." Ali da bismo razumjeli Svemir, potrebni su nam bolji i bolji načini promatranja. A to znači jedno: veliki, ogromni, ogromni teleskopi.
U ovoj ćemo seriji osvrnuti na nadolazeće svjetske super teleskope:
- Ogromni teleskop Magellan
- Ogromno veliki teleskop
- Teleskop 30 metara
- Europski ekstremno veliki teleskop
- Teleskop velikog sinoptičkog istraživanja
- Svemirski teleskop James Webb
- Teleskop za široko infracrveno snimanje
Lako je zaboraviti utjecaj koji je Hubble svemirski teleskop imao na naše stanje znanja o svemiru. Zapravo, to bi moglo biti najbolje mjerilo njegovog uspjeha: Hubble sada prihvaćamo i sve što smo od njega naučili. Ali razvijaju se i drugi svemirski teleskopi, uključujući WFIRST koji će biti puno moćniji od Hubblea. Koliko će ovi teleskopi proširiti naše razumijevanje Univerzuma?
"WFIRST ima potencijal otvoriti oči čudesima svemira, gotovo na isti način na koji Hubble ima." - John Grunsfeld, NASA-ina Uprava za znanstvenu misiju
WFIRST bi mogao biti pravi nasljednik Hubblea, iako se James Webb svemirski teleskop (JWST) često oglašava kao takav. Ali možda je netačno čak i nazvati WFIRST teleskopom; točnije je to nazvati zvjezdarnicom astrofizike. To je zato što je jedan od njegovih primarnih znanstvenih ciljeva proučavanje Mračne energije, one prilično tajanstvene sile koja pokreće širenje Svemira, i Mračne materije, teško otkrivene materije koja usporava to širenje.
WFIRST će imati ogledalo veličine 2,4 metra, iste veličine kao i Hubble. Ali, imat će kameru koja će proširiti snagu tog zrcala. Wide Field Instrument je 28-megapikselni višepojasni blizinski infracrveni fotoaparat. Kada bude u funkciji, snimat će slike koje su svakoliko oštre poput onih iz Hubblea. Ali postoji jedna ogromna razlika: Instrument širokog polja snimit će slike koje pokrivaju više od 100 puta više neba koje Hubble čini.
Uz instrument širokog polja, WFIRST će imati i koronagrafski instrument. Koronagrafski instrument unaprijedit će proučavanje egzoplaneta. Koristit će se sustav filtera i maski za blokiranje svjetlosti iz drugih zvijezda i ispuštanje planeta u orbiti oko tih zvijezda. To će omogućiti vrlo detaljno proučavanje atmosfere egzoplaneta, jedan od glavnih načina određivanja habitabilnosti.
WFIRST bi trebao biti lansiran 2025., premda je prerano da imamo točan datum. Ali kada se pokrene, plan je da WFIRST krene do točke Sunčeve zemlje-Zemlje Larange, brza točka 2 (L2.), L2 je gravitacijski uravnotežena točka u prostoru u kojoj WFIRST može svoj posao obavljati bez prekida. Misija bi trebala trajati oko 6 godina.
"WFIRST ima potencijal otvoriti naše oči čudesima svemira, gotovo na isti način kao što to ima Hubble", rekao je John Grunsfeld, astronaut i pridruženi administrator NASA-ine Direkcije za naučnu misiju u sjedištu u Washingtonu. „Ova misija jedinstveno kombinira sposobnost otkrivanja i karakterizacije planeta izvan našeg vlastitog Sunčevog sustava s osjetljivošću i optikom da gledamo široko i duboko u svemir u potrazi za otkrivanjem tajni tamne energije i tamne materije.“
Ukratko, dva su prijedloga o tome što Dark Energy može biti. Prva je kozmološka konstanta, gdje je Tamna energija ujednačena u cijelom kozmosu. Drugo je ono što je poznato kao skalarna polja u kojima gustoća Tamne energije može varirati u vremenu i prostoru.
Od 1990-ih, opažanja su nam pokazala da se širenje Svemira ubrzava. To ubrzanje započelo je prije oko 5 milijardi godina. Mislimo da je za to ubrzano širenje zaslužna Tamna energija. Omogućujući tako velike, detaljne slike kozmosa, WFIRST će astronomima dopustiti da se preslikavaju tijekom vremena i na velika područja. WFIRST će također precizno izmjeriti oblike, položaje i udaljenosti milijuna galaksija za praćenje raspodjele i rasta kozmičkih struktura, uključujući galaksijske klastere i Tamnu materiju koja ih prati. Nadam se da će nam to pružiti sljedeću razinu razumijevanja kada je riječ o Mračnoj energiji.
Ako sve to zvuči previše komplicirano, pogledajte na ovaj način: Znamo da se Svemir širi i znamo da se širenje ubrzava. Želimo znati zašto se širi i kako. Naziv "Tamna energija" dali smo sili koja pokreće to širenje, a sada želimo znati više o tome.
Tamna energija i širenje Svemira ogromna je misterija i pitanje koje pokreće kosmolozi. (Oni stvarno žele znati kako će se Svemir završiti!) Ali za mnoge od nas drugo pitanje je još uvjerljivije: jesmo li sami u svemiru?
Na to neće brzo dobiti odgovor, ali svaki odgovor koji pronađemo započinje proučavanjem egzoplaneta i to je nešto u čemu će se WFIRST također izvrsno istaknuti.
"WFIRST je osmišljen kako bi se bavio znanstvenim područjima koja je astronomska zajednica prepoznala kao glavne prioritete", rekao je Paul Hertz, direktor NASA-inog odjela za astrofiziku u Washingtonu. "Instrument širokog polja dat će teleskopu mogućnost snimanja jedne slike s dubinom i kvalitetom Hubblea, ali pokrivajući površinu 100 puta. Koronagraf će pružiti revolucionarnu znanost, snimajući slabe, ali izravne slike udaljenih plinovitih svjetova i super-Zemalja. "
"Koronagraf će pružiti revolucionarnu znanost, snimiti slabe, ali izravne slike udaljenih plinovitih svjetova i super-Zemlja." - Paul Hertz, NASA-ino odjeljenje za astrofiziku
Poteškoća u proučavanju egzoplaneta je u tome što su sve u orbiti zvijezda. Zvijezde su toliko sjajne da onemogućavaju vidjeti njihove planete u bilo kojem detalju. To je poput zuriti u svjetionik miljama i pokušati proučiti insekta u blizini svjetionika.
Koronagrafski instrument na brodu WFIRST izvrsno će blokirati svjetlost udaljenih zvijezda. To čini sustav ogledala i maski. To je ono što omogućuje proučavanje egzoplaneta. Tek kada se rješava svjetlost zvijezde, mogu se ispitati svojstva egzoplaneta.
To će omogućiti detaljna mjerenja kemijskog sastava atmosfere egzoplaneta. Radeći to na tisućama planeta, možemo početi razumijevati formiranje planeta oko različitih vrsta zvijezda. Ipak, postoje određena ograničenja za Koronagrafski instrument.
Koronagrafski instrument bio je vrsta kasni dodatak WFIRST-u. Neki drugi instrumenti na WFIRST-u nisu optimizirani za rad s njim, tako da postoje određena ograničenja u radu s njim. Moći će proučavati samo plinske divove i takozvane Super-Zemlje. Ove veće planete ne trebaju toliko finoće za proučavanje, jednostavno zbog svoje veličine. Svjeti poput Zemlje vjerojatno će biti izvan snage Koronagrafskog instrumenta.
Ova ograničenja dugoročno nisu velika stvar. Koronagraf je zapravo više demonstracija tehnologije, a ne predstavlja krajnju igru za istraživanje egzoplaneta. Što god saznamo od ovog instrumenta pomoći će nam u budućnosti. Neki dan, možda desetljećima, bit će nasljednik WFIRST-a, a do tada će tehnologija Coronagraph uvelike napredovati. U tom budućem vremenu mogu biti mogući izravni snimci egzoplaneta nalik Zemlji.
Ali možda nećemo morati tako dugo čekati
Postoji plan za jačanje učinkovitosti koronagrafa na WFIRST-u koji bi mu omogućio da slika planete slične Zemlji. Zove se EXO-S Starshade.
EXO-S Starshade je sustav zasjenjenja promjera 34m koji će spriječiti da zvjezdano svjetlo naruši funkciju WFIRST-a. Zapravo bi to bio zasebni brod, pokrenut odvojeno i poslan na put na WFIRST na L2. Ne bi bio privezan, već bi se orijentirao WFIRST kroz sustav kamera i vodećih svjetala. Zapravo, dio snage Starshadea je u tome što bi bio udaljen oko 40 000 do 50 000 km od WFIRST-a.
Tamna energija i egzoplaneti su prioriteti WFIRST-a, ali uvijek postoje i druga otkrića koja čekaju bolje teleskope. Nije moguće predvidjeti sve što ćemo naučiti od WFIRST. Sa slikama detaljnim kao Hubble, ali 100 puta veće, spremna smo za neka iznenađenja.
"Ova će misija istražiti svemir kako bi pronašla one najzanimljivije predmete." - Neil Gehrels, znanstvenik WFIRST projekta
"Pored svojih uzbudljivih mogućnosti za tamnu energiju i egzoplanete, WFIRST će pružiti riznicu izvrsnih podataka za sve astronome", rekao je Neil Gehrels, znanstvenik iz WFIRST-a iz NASA-inog centra za svemirske letove Goddard u Greenbeltu, Maryland. "Ova će misija istražiti svemir kako bi pronašla one najzanimljivije predmete."
Sa svim Super Teleskopima koji će se pojaviti na redu u narednih nekoliko godina, možemo očekivati nevjerojatna otkrića. Za 10 do 20 godina naše će znanje znatno napredovati. Što ćemo naučiti o Mračnoj materiji i tamnoj energiji? Što ćemo znati o populaciji egzoplaneta?
U ovom trenutku čini se da upravo težimo boljem razumijevanju tih stvari, ali s WFIRST-om i drugim Super teleskopima spremni smo za još svrhovitije proučavanje.
