Przenosząc nasz wzrok daleko poza dziedzinę dostępną wyobraźni naszych
przodków, teleskopy, te cudowne instrumenty, otworzyły drogę ku
głębszemu i doskonalszemu zrozumieniu przyrody - René Descartes, 1637
Przez tysiąclecia ludzkość wpatrywała się w hipnotyzujące nocne niebo
nie rozpoznając innych słońc w gwiazdach naszej Mlecznej Drogi
ani miliardów podobnych galaktyk składających się na nasz Wszechświat
lub faktu, że stanowimy jedynie chwilkę
w trwającej 13.7 miliarda lat historii Wszechświata.
Używając jedynie naszych oczu jako instrumentów obserwacyjnych nie mieliśmy żadnych szans
znalezienia układów planetarnych wokół innych gwiazd lub ustalenia
czy we Wszechświecie istnieje pozaziemskie życie.
Dzisiaj żyjąc w wieku być może najbardziej znaczących odkryć astronomicznych
jesteśmy już daleko na naszej drodze do odkrycia wielu
tajemnic Wszechświata.
Jestem Dr. J będę waszym przewodnikiem przez historię teleskopu -
zdumiewającego instrumentu, który stał się dla ludzkości
bramą do Wszechświata.
Oczy astronomów - 400 lat historii teleskopu
1. Nowe obrazy nieba
Cztery stulecia temu, w roku 1609, pewien człowiek wyszedł
na pola w pobliżu własnego domu.
Skierował swój własnoręcznie zrobiony teleskop na Księżyc, planety i gwiazdy.
Nazywał się Galileo Galilei.
Od tego momentu astronomia nigdy nie była już taka jak wcześniej.
Dzisiaj, 400 lat po pierwszej teleskopowej obserwacji nieba przez Galileusza
astronomowie, oglądają niebo używając gigantycznych zwierciadeł znajdujących się na szczytach odległych gór.
Radioteleskopy odbierają z odległej przestrzeni nikłe ćwierkania i szepty.
Naukowcy umieścili teleskopy nawet w przestrzeni kosmicznej
wysoko powyżej zakłócającego wpływu naszej atmosfery.
Widok zapierał dech w piersiach!
Jednakże, to nie Galileo był wynalazcą teleskopu.
Ta zasługa należy do Hansa Lipperhey’a, nieco tajemniczego
holendersko-niemieckiego wytwórcy okularów.
Lecz Hans Lipperhey nigdy nie użył teleskopu do oglądania gwiazd.
Myślał on raczej, że jego nowy wynalazek będzie użyteczny
dla żeglarzy i żołnierzy.
Lipperhey pochodził z Middelburga, będącego ówcześnie wielkim miastem handlowym
w młodej Republice Niderlandów.
W 1608 Lipperhey spostrzegł, że kiedy ogląda się odległy obiekt
przez zestaw wypukłej i wklęsłej soczewki, obiekt ten może być powiększony o ile
obie soczewki znajdą się w odpowiedniej odległości od siebie.
Tak narodził sie teleskop!
We wrześniu 1608, Lipperhey ujawnił swój nowy wynalazek
Księciu Mauritsowi Niderlandzkiemu.
Nie mógł on wybrać bardziej dogodnego momentu, ponieważ
w tym czasie Niderlandy były uwikłane w
80-letnią wojnę z Hiszpanią.
Nowa luneta mogła powiększać, a tym samym czynić widocznymi
wrogie okręty i oddziały wojskowe, które znajdowały się zbyt daleko,
by można je było dostrzec gołym okiem.
Rzeczywiście, bardzo pożyteczny wynalazek!
Lecz rząd holenderski nigdy nie wydał Lipperhey’owi patentu na jego teleskop.
Przyczyną tego był fakt, że inni handlarze również zgłosili taki wynalazek
a w szczególności główny konkurent Lipperhey'a, Sacharias Janssen.
Spór nigdy nie został rozstrzygnięty
…i po dziś dzień prawdziwe pochodzenie teleskopu pozostaje owiane tajemnicą.
Włoski astronom Galileo Galilei, ojciec nowoczesnej fizyki
usłyszał o teleskopie i postanowił zbudować swój własny.
Jakieś dziesięć miesięcy temu, dowiedziałem się, że pewien
Fleming skonstruował lunetę, za pomocą której
obiekty oddalone od obserwatora, były wyraźnie
widoczne jak gdyby znajdowały się w pobliżu.
Galileo był największym uczonym swych czasów.
Był on również zdecydowanym zwolennikiem nowego poglądu na świat sformułowanego
przez polskiego astronoma Mikołaja Kopernika, który zaproponował, że
to Ziemia obiega dokoła Słońce.
Na podstawie zasłyszanych informacji o holenderskim teleskopie, Galileo
skonstruował swoje własne instrumenty.
Były one dużo lepszej jakości.
W końcu, nie szczędząc pracy i wydatków, udało mi się
skonstruować tak doskonały instrument, że…
oglądane przy jego użyciu obiekty wydawały się prawie tysiąc
razy większe w stosunku do swych naturalnych rozmiarów.
Nadszedł czas, aby wypróbować teleskop na niebie.
Doszedłem do przekonania, że powierzchnia
Księżyca nie jest gładka i dokładnie sferyczna
jak uważało wielu filozofów
lecz, że jest nierówna, chropowata, pełna jaskiń i uderzająco
podobna do powierzchni Ziemi.
Krajobraz kraterów, gór i dolin.
Świat podobny do naszego!
Kilka miesięcy później, w styczniu 1610, Galileo popatrzył na Jowisza.
W pobliżu planety spostrzegł cztery jasne punkciki, które z nocy na noc
zmieniały swe położenie względem Jowisza.
Wyglądało to jak kosmiczny balet satelitów obiegających planetę.
Te jasne punkciki stały się znane jako
Galileuszowe księżyce Jowisza.
Jakich jeszcze odkryć dokonał Galileo?
Fazy Wenus!
Podobnie jak Księżyc, Wenus pojawia się w fazach,
cyklicznie od nowiu do pełni.
Dziwne obiekty po obu stronach Saturna.
Ciemne plamy na tarczy Słońca.
Wreszcie, gwiazdy.
Tysiące, a być może nawet miliony gwiazd.
Każda z nich zbyt słaba, aby mogła być dostrzeżona gołym okiem.
To tak jakby ludzkość nagle odrzuciła z przed swoich oczu zasłonę.
Tam na niebie czekał na odkrycie cały Wszechświat.
Nowina o teleskopie rozeszła się po Europie błyskawicznie.
W Pradze, na dworze Cesarza Rudolfa II, Johannes Kepler
udoskonalił konstrukcję instrumentu.
W Antwerpii, holenderski kartograf Michael van Langren tworzy
pierwsze wiarygodne mapy Księżyca, pokazujące istniejące tam wedle niego
kontynenty i oceany.
A w Polsce, bogaty piwowar, Jan Heweliusz, zbudował ogromny
teleskop w swym gdańskim obserwatorium.
Obserwatorium to było tak wielkie, że zajmowało dachy trzech sąsiadujących kamienic!
Ale najlepszy instrument tamtych czasów został prawdopodobnie skonstruowany
w Niderlandach przez Christiaan’a Huygens’a.
W 1655, Huygens odkrył Tytana, największy księżyc Saturna.
Kilka lat później, jego obserwacje ujawniły istnienie systemu pierścieni Saturna
coś, czego Galileo nigdy nie pojął.
Wreszcie, Huygens dostrzegł ciemne plamy i jasne
czapy polarne na Marsie.
Czy mogło istnieć życie na tym odległym obcym świecie?
To pytanie zaprząta głowy astronomów po dziś dzień.
Pierwsze teleskopy były refraktorami, które
do zbierania światła gwiazd używały soczewek.
Później soczewki zostały zastąpione zwierciadłami
Taki zwierciadlany teleskop został po raz pierwszy zbudowany przez Niccolň Zucchi,
a później udoskonalony przez Isaaca Newtona.
Wówczas, w końcu XVIII wieku, największe zwierciadła na świecie
zostały odlane przez Williama Herschela, organistę który został astronomem.
pracującym wraz ze swoją siostrą Karoliną.
W swoim domu w Bath, w Anglii, Herschelowie wlewali rozgrzany do czerwoności
roztopiony metal do formy, a kiedy ostygł…
polerowali jego powierzchnię, aby mogła odbijać światło gwiazd.
W ciągu swego życia, Herschel zbudował ponad 400 teleskopów.
Największy z nich był tak wielki, że potrzebowano aż czterech służących do
operowania rozmaitymi linami, kołami i wielokrążkami
koniecznymi do śledzenia ruchu gwiazd na nocnym niebie
będącego skutkiem wirowania Ziemi.
Teraz Herschel niczym mierniczy, przemiatał niebo
i katalogował setki nowych mgławic oraz gwiazd podwójnych.
Odkrył on również, że Droga Mleczna musi mieć kształt płaskiego dysku.
A nawet poprzez obserwacje względnego ruchu gwiazd i planet
udało mu się zmierzyć prędkość z jaką Układ Słoneczny porusza się w tym dysku.
Wreszcie 13 marca 1781 roku, odkrył on nową planetę – Urana.
Było to ponad 200 lat wcześniej zanim wysłana przez NASA sonda Voyager 2
przekazała astronomom pierwsze zbliżenia tego odległego świata.
W bujnej i żyznej okolicy w środkowej Irlandii, William Parsons
hrabia Rosse, zbudował największy teleskop XIX wieku.
Wyposażony w metalowe zwierciadło ogromny, o średnicy 1.8 metra, olbrzymi
teleskop stał się znany jako "Lewiatan z Parsonstown".
W bezchmurne i bezksiężycowe noce Hrabia zasiadał przy okularze
i rozpoczynał wędrówkę po Wszechświecie.
Do Mgławicy Oriona – obecnie znanej jako gwiezdny żłobek.
Do tajemniczej mgławicy Krab, pozostałości po wybuchu supernowej.
Do mgławicy Wir.
Lord Rosse był pierwszym, który zauważył jej majestatyczny spiralny kształt.
To galaktyka podobna do naszej, z zawiłymi kształtami chmur ciemnego pyłu,
święcącego gazu i z miliardami gwiazd, a kto wie -
może nawet planet podobnych do Ziemi.
Teleskop stał się statkiem, którym podróżujemy przez Wszechświat.
2. Większe jest lepsze
W nocy nasze oczy adaptują się do ciemności.
Źrenice rozszerzają się pozwalając większej ilości światła wpadać do oczu.
W rezultacie potrafimy dostrzec ciemniejsze obiekty i słabsze gwiazdy.
Wyobraźmy sobie teraz, że nasze źrenice mają metr średnicy.
Wyglądalibyśmy dość dziwnie, ale posiadalibyśmy niezwykły wzrok!
Taką właśnie rolę spełnia teleskop.
Teleskop działa jak lejek.
Jego główne zwierciadło zbiera światło gwiazdy i kieruje je do naszego oka.
Im większa jest soczewka lub zwierciadło teleskopu tym słabsze obiekty potrafimy dostrzec.
A więc rozmiar decyduje tu o wszystkim.
Jak wielki teleskop można skonstruować?
Jeśli chodzi o refraktor to niezbyt duży.
Światło gwiazdy musi przejść przez soczewkę obiektywu.
Dlatego można ją podeprzeć jedynie na jej brzegach.
Jeśli zbudujemy zbyt dużą soczewkę będzie ona zbyt ciężka i odkształci się pod własnym ciężarem.
Oznacza to, że obraz zostanie zdeformowany.
Największy w historii refraktor został ukończony w 1897,w Yerkes Observatory znajdującym się w pobliżu Chicago.
Soczewka jego obiektywu ma ponad metr średnicy.
Ale jego tubus jest niewiarygodnie długi i mierzy 18 metrów.
Budując teleskop Yerkes’a konstruktorzy osiągnęli graniczne rozmiary refraktora.
Potrzebujemy jeszcze większego teleskopu?
Trzeba pomyśleć nad zastosowaniem zwierciadła.
W teleskopie zwierciadlanym, światło gwiazdy zamiast przechodzić przez soczewkę odbija się od zwierciadła.
Oznacza to, że można wykonać zwierciadło dużo cieńsze niż odpowiednia soczewka i podeprzeć je od spodu.
W rezultacie możemy wytwarzać dużo większe zwierciadła niż soczewki.
Sto lat temu wielkie zwierciadło przybyło do południowej Kaliforni.
W tamtych czasach Mount Wilson był oddalonym szczytem na pustkowiu gór San Gabriel.
Niebo tu było czyste, a noce ciemne.
Właśnie w tym miejscu George Ellery Hale zbudował najpierw 1.5-metrowy teleskop.
Był on mniejszy niż wysłużony Leviatan Lorda Rosse'a, ale był nieporównanie lepszej jakości.
Również miejsce obserwacji było dużo lepsze.
Hale nakłonił lokalnego przedsiębiorcę Johna Hookera do sfinansowania budowy 2.5-metrowego instrumentu.
Tony szkła i nitowanych stalowych konstrukcji zostały zawiezione na Mount Wilson.
Teleskop Hookera został ukończony w 1917 roku.
Przez 30 lat był on największym teleskopem na świecie.
Wielkie kosmiczne działo gotowe do ataku na Wszechświat.
W koncu zaatakowało.
Wraz z niewiarygodnymi rozmiarami nowego teleskopu pojawiła się
zmiana w sposobie oglądania obrazów.
Astronomowie nie zaglądali już do okularu giganta.
Zamiast tego godzinami zbierali światło na kliszach fotograficznych.
Nigdy przedtem nikt nie zaglądał tak daleko w kosmos.
Okazało się, że na brzegach spiralnych mgławic widoczne są pojedyncze gwiazdy.
Czyżby były one olbrzymimi układami gwiazd podobnymi do naszej Drogi Mlecznej?
W Mgławicy Andromedy, Edwin Hubble odkrył pewien szczególny rodzaj gwiazd
które z precyzją zegara zmieniają swą jasność.
Z tych obserwacji Hubble był w stanie oszacować odległość do Andromedy
na prawie milion lat świetlnych.
Stało się jasne, że mgławice spiralne, jak Andromeda, to odległe, inne galaktyki.
Lecz to nie jedyne zadziwiające odkrycie.
Stwierdzono, że większość tych galaktyk oddala się od Drogi Mlecznej.
Na Mount Wilson, Hubble odkrył, że pobliskie galaktyki oddalają się z mniejszymi prędkościami
podczas gdy galaktyki bardziej odległe poruszają się dużo szybciej.
Wniosek?
Wszechświat się rozszerza.
Teleskop Hookera dostarczył naukowcom najbardziej znaczącego odkrycia XX wieku.
Dzięki teleskopowi mogliśmy prześledzić historię Wszechświata.
Wszechświat narodził się nieco mniej niż 14 miliardów lat temu,
w wielkiej eksplozji czasu i przestrzeni, materii i energii
zwanej Wielkim Wybuchem.
Niewielkie kwantowe zmarszczki urosły do gęstych zgrupowań pierwotnej materii.
Na nich skondensowały się galaktyki.
O oszałamiająco różnorodnych kształtach i rozmiarach.
Fuzja jądrowa we wnętrzach gwiazd tworzyła nowe pierwiastki.
Węgiel, tlen, żelazo.
Wybuchy supernowych rozrzucały te ciężkie pierwiastki w przestrzeni.
Był to surowiec do budowy nowych gwiazd.
I planet!
Pewnego dnia, gdzieś, w tajemniczy sposób, proste cząsteczki organiczne wyewoluowały w żywe organizmy.
Życie to cud w nieustannie zmieniającym się Wszechświecie.
Jesteśmy gwiezdnym pyłem.
To wielka dalekosiężna wizja.
Przyniosły ją obserwacje teleskopowe.
Wyobraźmy sobie, że bez teleskopu znalibyśmy jedynie sześć planet
jeden księżyc i kilka tysięcy gwiazd.
Astronomia nadal tkwiłaby w swym niemowlęcym okresie.
Od niepamiętnych czasów obiekty Wszechświata
kusiły śmiałków niczym zakopane skarby.
Książęta i możnowładcy, politycy i przedsiębiorcy na równi z naukowcami
dostrzegali czar niezmierzonych przestrzeni, a dzięki ich zaangażowaniu
w rozwoju instrumentów obserwacyjnych sfera badań gwałtownie się poszerzyła.
George Ellery Hale miał jeszcze jedno marzenie:
zbudować teleskop dwukrotnie większy niż poprzedni rekordzista.
Oto szacowna starsza dama XX-wiecznej astronomii.
Pięciometrowy teleskop Hale’a na górze Mount Palomar.
Ponad pięćset ton doskonale wyważonej maszynerii
poruszajacej się z gracją baletnicy.
Jego 40-tonowe zwierciadło pozwala dostrzec gwiazdy 40 milionów razy słabsze niż te oglądane gołym okiem.
Ukończony w 1948, teleskop Hale’a dał nam obrazy nieosiągalnej do tej pory jakości:
planet, gromad gwiezdnych, mgławic oraz galaktyk.
Ogromny Jowisz, z mnóstwem swych księżyców.
Zadziwiająca Mgławica Płomień.
Delikatne kosmyki gazu w Mgławicy Oriona.
Lecz czy możemy budować jeszcze większe tego typu instrumenty?
Radzieccy astronomowie spróbowali tego w późnych latach siedemdziesiątych.
Wysoko w górach Kaukazu, zbudowali Bolszoj Azymutalnyj Teleskop
o sześciometrowej średnicy głównego zwierciadła.
Lecz teleskop ten nigdy nie spełnił oczekiwań.
Był zbyt duży, zbyt kosztowny i zbyt skomplikowany.
Czyż więc budowniczowie teleskopów powinni spasować?
Czy muszą pogrzebać swe marzenia o jeszcze większych instrumentach?
Czy historia teleskopu dotarła do swego przedwczesnego końca?
Nie, oczywiście że nie.
Dziś pracują 10-metrowe teleskopy.
A jeszcze większe znajdują się na deskach projektantów.
Więc na czym polegało rozwiązanie?
Całkiem nowe technologie.
3. Ratunek w technologii.
Podobnie jak nowoczesne samochody w niczym nie przypominają dawnego Forda T,
tak i współczesne teleskopy różnią się diametralnie od swoich klasycznych poprzedników,
na przykład od pięciometrowego teleskopu Hale`a.
Po pierwsze, ich montaż jest o wiele mniejszy.
Ten klasyczny, to montaż równikowy, gdzie jedna z osi
jest zawsze położona równolegle do osi obrotu Ziemi.
Aby śledzić obracające się niebo teleskop musi
po prostu obracać się wokół tej osi z taką samą szybkością, z jaką obraca się Ziemia.
Rozwiązanie łatwe, lecz potrzebujące dużo przestrzeni.
Nowoczesne montaże alt-azymutalne są bardziej zwarte.
Z takim montażem, teleskop jest kierowany niczym działo.
Wybieramy po prostu kierunek, wysokość i gotowe.
Ale problemem jest śledzenie ruchu nieba.
Teleskop musi obracać się wokół obu osi, na dodatek z różnymi prędkościami.
Stało się to możliwe dopiero wtedy, gdy kontrolę nad teleskopami przejęły komputery.
Mniejszy montaż jest tańszy w budowie.
Co więcej, pasuje wtedy do mniejszej kopuły, co jeszcze bardziej redukuje koszty
jak i poprawia jakość obrazu.
Weźmy jako przykład bliźniacze teleskopy Keck`a na Hawajach.
Chociaż ich 10-metrowe zwierciadła są dwa razy większe niż to
w teleskopie Hale`a, mieszczą się one w mniejszych kopułach
niż ta na górze Palomar.
Zwierciadła teleskopów również uległy zmianie.
Wcześniej były grube i masywne.
Teraz są cienkie i lekkie.
Duże, wielometrowej średnicy zwierciadła są odlewane w olbrzymich obrotowych piecach.
Mimo olbrzymich rozmiarów ich grubość nie przekracza 20 cm.
Skomplikowana konstrukcja wzmacniająca zapobiega pękaniu zwierciadła
pod wpływem własnego ciężaru.
Komputerowo sterowane wsporniki z tłokami, pomagają utrzymać zwierciadło
w idealnym kształcie.
Ten system nazywamy optyką aktywną.
Cel, to skompensowanie i poprawienie wszelkich deformacji głównego zwierciadła
wywołanych przez grawitację, wiatr i zmiany temperatury.
Współczesne cienkie zwierciadło również mniej waży.
Oznacza to, że podtrzymująca je konstrukcja, włączając montaż
może być znacznie węższa i lżejsza.
A także tańsza!
Oto 3,6-metrowy New Technology Telescope (NTT)
zbudowany przez europejskich astronomów w późnych latach 80-tych.
Służył do testowania wielu nowych technologii
wykorzystywanych w konstrukcji teleskopów.
Nawet jego kopuła nie przypomina tej dla tradycyjnych teleskopów.
Teleskop NTT okazał się wielkim sukcesem.
Nadszedł czas, aby przekroczyć granicę sześciu metrów.
Obserwatorium Mauna Kea znajduje się na najwyżej położonym punkcie Pacyfiku,
4200 metrów nad poziomem morza.
Na hawajskich plażach turyści cieszą się słońcem i surfingiem.
A wysoko ponad nimi, astronomowie wyprawiając się odkrywać tajemnice Wszechświata
zmagają się z niskimi temperaturami i chorobą wysokościową.
Teleskopy Keck`a to jedne z największych na świecie.
Ich zwierciadła mają po 10 metrów średnicy i są niesłychanie cienkie.
Wyłożone niczym glazura w łazience 36 sześciokątnymi segmentami,
a każdy sterowany z nanometrową precyzją.
To prawdziwe giganty, oddane obserwacjom nieba.
Filary nauki.
Zmierzch na Mauna Kea.
Teleskopy Keck`a zbierają fotony z najdalszych zakątków Kosmosu.
Ich działające w duecie zwierciadła są bardziej efektywne
niż wszystkie wcześniejsze teleskopy razem wzięte.
Jaka będzie zdobycz tej nocy?
Może para zderzających się galaktyk, odległe o miliardy lat świetlnych?
Albo umierająca gwiazda, wydająca ostatnie tchnienie tworząc mgławicę planetarną?
A może pozasłoneczna planeta będąca siedliskiem życia?
Na Cerro Paranal na chilijskiej pustyni Atacama, najbardziej suchym miejscu na Ziemi
spotykamy największą astronomiczną maszynerię jaką kiedykolwiek zbudowano:
europejski Very Large Telescope - VLT.
VLT to po prostu cztery teleskopy w jednym.
Każdy posiada 8,2 metrowe zwierciadło.
Antu.
Kueyen.
Melipal.
Yepun.
W języku Indian Mapuche oznaczają one: Słońce, Księżyc, Krzyż Południa oraz Wenus.
Wielkie zwierciadła zostały odlane w Niemczech, wypolerowane we Francji i odprawione do Chile
a potem ostrożnie przetransportowane przez pustynię.
O zmierzchu, kopuły teleskopów otwierają się.
Światła gwiazd padają na zwierciadła VLT.
Dokonują się nowe odkrycia.
Światło lasera przecina nocne niebo
tworząc w atmosferze sztuczną gwiazdę
90 kilometrów ponad naszymi głowami.
Czujniki czoła fali mierzą jak zniekształcany jest
przez atmosferyczną turbulencję obraz gwiazdy.
Następnie, szybkie komputery informują elastyczne zwierciadło jak musi się
odkształcić, aby zniwelować powstałe deformacje obrazu.
W rezultacie gwiazdy nie "mrugają".
To tak zwana optyka adaptatywna, wielki magiczny trik
współczesnej astronomii.
Bez tego nasz obraz Wszechświata byłby rozmazany przez atmosferę.
Dzięki tej technice obraz jest ostry jak brzytwa.
Kolejny element optycznej magii to interferometria.
Trzeba wziąć dwa promienie z oddzielnych teleskopów i
skierować je w jeden punkt, kontrolując jednocześnie
względne przesunięcia pomiędzy falami świetlnymi.
Jeżeli zrobimy to precyzyjnie, to w rezultacie te dwa teleskopy
działają jakby były częścią jednego, wielkiego zwierciadła,
tak wielkiego jak odległość między nimi.
W rezultacie interferometria wyostrza obraz naszego teleskopu.
Pozwala małym teleskopom ujrzeć detale, które w klasycznym przypadku
byłyby widoczne dopiero przez znacznie większe teleskopy.
Bliźniacze teleskopy Keck`a na Mauna Kea regularnie współpracują
jako interferometr.
W przypadku VLT, wszystkie cztery teleskopy mogą pracować wspólnie.
Co więcej, kilka mniejszych, dodatkowych teleskopów może
się do nich przyłączyć, aby jeszcze bardziej wyostrzyć obraz nieba.
Na całym ziemskim globie możemy spotkać inne, wielkie teleskopy.
Subaru i Gemini North na Mauna Kea.
Teleskopy Gemini South i Magellan w Chile.
The Large Binocular Telescope w Arizonie.
Zostały one zbudowane w najbardziej odpowiednich miejscach.
Tam gdzie wysoko i sucho, przejrzyście i ciemno.
Ich oczy są wielkości pływackich basenów.
Wszystkie wyposażone w optykę adaptatywną, aby wyeliminować
efekty rozmycia obrazu przez atmosferę.
Dzięki interferometrii mogą osiągnąć
nadzwyczajną rozdzielczość.
Oto co nam ukazują.
Planety.
Mgławice.
Rzeczywiste rozmiary oraz zdeformowane kształty niektórych gwiazd.
Zimną planetę obiegającą brązowego karła.
I gwiazdy olbrzymy krążące wokół centrum Drogi Mlecznej
kierowane grawitacją supermasywnej czarnej dziury.
Od czasów Galileusza pokonaliśmy spory kawałek drogi.
4. Od srebra do krzemu
400 lat temu, gdy Galileo Galilei chciał pokazać innym to, co
zobaczył przez swój teleskop, musiał sporządzić odpowiednie szkice.
Pokryte bliznami oblicze Księżyca.
Taniec satelitów Jowisza.
Plamy słoneczne.
Czy gwiazdy w Orionie.
Swoje szkice zebrał i wydał w małej książeczce
zatytułowanej "Gwiezdny Zwiastun".
Był to jedyny sposób, w jaki mógł podzielić się z innymi
swoimi odkryciami.
Przez ponad dwa stulecia astronomowie musieli być również artystami.
Zerkając przez okulary teleskopów, wykonywali szczegółowe
szkice tego, co widzieli.
Surowy krajobraz Księżyca.
Burze w atmosferze Jowisza.
Subtelne wstęgi gazu w odległych mgławicach.
Lecz czasami dokonywali nadinterpretacji tego, co widzieli.
Ciemne, podłużne linie na powierzchni Marsa były uznawane za kanały
sugerujące istnienie rozumnego życia na powierzchni Czerwonej Planety.
Obecnie wiemy, że kanały te były jedynie optycznym złudzeniem.
To co naprawdę było potrzebne astronomom to obiektywny sposób utrwalenia
światła zebranego przez teleskopy z pominięciem subiektywnej oceny
podczas wykonywania szkiców.
Z pomocą przyszła fotografia.
Pierwszy dagerotyp Księżyca.
Wykonał go w 1840 roku Henry Draper.
Wynalazek fotografii liczył mniej niż 15 lat,
a astronomowie już uznali jej rewolucyjne możliwości.
Jak zatem działa fotografia?
Światłoczuła emulsja fotograficzna zawiera
maleńkie ziarna halogenku srebra.
Wystawione na działanie światła ciemnieją.
W rezultacie otrzymujemy negatyw obrazu nieba
z ciemnymi gwiazdami na jasnym tle.
Lecz prawdziwym atutem było to, że klisza fotograficzna mogła być
eksponowowana przez wiele godzin.
Gdy gołym okiem spoglądamy na nocne niebo,
i już oswoimy się z ciemnością, nie możemy zobaczyć większej liczby gwiazd
wpatrując się dłużej w niebo.
Umożliwia to jednak klisza fotograficzna.
Możemy naświetlać ją przez wiele godzin.
Zatem dłuższe ekspozycje ujawniają więcej gwiazd.
I więcej.
I jeszcze kilka.
W latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku teleskop Schmidta w obserwatorium Palomar
fotografował całe północne niebo.
Prawie 2000 fotograficznych płyt, każda naświetlana przez prawie godzinę.
Ukryte skarby ujrzały światło dzienne.
Fotografia zmieniła astronomię obserwacyjną w prawdziwą naukę.
Obiektywną, mierzalną i powtarzalną.
Lecz srebro było "powolne".
Wymagało cierpliwości.
Rewolucja cyfrowa zmieniła to wszystko.
Krzem zastąpił srebro.
Piksele zastąpiły ziarna.
Nawet amatorskie aparaty nie używają już filmów fotograficznych.
Zamiast tego obrazy są rejestrowane na światłoczułych chipach:
tak zwanych "charge coupled device" czyli krótko CCD.
Profesjonalne kamery CCD są wyjątkowo wydajne.
Aby były jeszcze bardziej czułe, są schładzane
przy użyciu ciekłego azotu.
Rejestrowany jest prawie każdy foton.
W rezultacie, czasy ekspozycji mogą być znacznie krótsze.
To co przegląd nieba w Obserwatorium Palomar uzyskiwał w ciągu godziny
kamera CCD uzyskuje w ciągu zaledwie kilku minut.
Użycie małego teleskopu.
Krzemowa rewolucja jeszcze się nie zakończyła.
Astronomowie zbudowali ogromne kamery CCD zawierające
setki milionów pikseli.
A będzie ich jeszcze więcej.
Największą zaletą cyfrowego obrazu jest właśnie to, że jest on cyfrowy.
Wszystkie obrazy są gotowe do opracowywania na komputerach.
Astronomowie używają specjalnych programów do przetwarzania
obserwacji nocnego nieba.
Wyostrzanie lub wzmacnianie kontrastu ujawnia najmniejsze szczegóły
mgławic i galaktyk.
Kolorowe kodowanie wzmacnia i ujawnia struktury, które
w innym wypadku byłyby trudne do zauważenia.
Co więcej, zestawiając wielokrotne obrazy tego samego obiektu,
wykonane przez różnokolorowe filtry, możemy
otrzymać niesamowite kompozycje, które zacierają granicę
pomiędzy nauką a sztuką.
My również możemy zyskać dzięki cyfrowej astronomii.
Jeszcze nigdy w historii nie było tak łatwo zachwycać się
cudownymi widokami Kosmosu.
Obrazy Wszechświata są na kliknięcie myszy.
Automatyczne teleskopy, zaopatrzone w czułe elektroniczne detektory
właśnie w tej chwili przeczesują niebo.
Teleskop Sloan w Nowym Meksyku sfotografował
i skatalogował ponad sto milionów obiektów kosmicznych,
zmierzył odległość do milionów galaktyk oraz odkrył
dziesiątki tysięcy nowych kwazarów.
Jednak jeden przegląd to za mało.
Wszechświat to nieustannie zmieniający się obiekt
Lodowe komety przychodzą i odchodzą, pozostawiając na swej drodze
rozproszone okruchy.
Asteroidy przelatują.
Odlegle planety obiegają swe macierzyste słońca,
przesłaniając okresowo część ich światła.
Supernowe wybuchają, podczas gdy w innych miejscach rodzą się nowe gwiazdy.
Pulsary błyskają, wybuchy promieniowania gamma detonują czarne dziury akreują.
Aby śledzić tę wielką grę natury astronomowie
chcieliby dokonywać przeglądów całego nieba każdego roku.
Każdego miesiąca.
A może dwa razy na tydzień.
Jest to ambitnym celem teleskopu "Large Synoptic Survey".
Gdy zostanie ukończony w 2015 r., jego 3-gigapikselowa kamera otworzy
internetowe okno na Wszechświat.
Wyprzedzając marzenia astronomów, ten zwierciadlany teleskop
będzie co trzy noce fotografował prawie całe niebo.
5. Zobaczyć niewidzialne
Kiedy delektujemy się ulubioną symfonią, nasze uszy odbierają
fale akustyczne z bardzo szerokiego przedziału częstotliwości
od najgłębszych basów do najwyższych tonów.
A wyobraźmy sobie, że możemy usłyszeć jedynie bardzo wąski
zakres częstotliwości.
To nie ta sama muzyka! To wcale nie jest muzyka!
W podobnej sytuacji są astronomowie.
Nasze oczy widzą bardzo wąskie pasmo fal elektromagnetycznych
światło widzialne, tzw. zakres optyczny.
Jesteśmy całkowicie ślepi w innych częstotliwościach
promieniowania elektromagnetycznego.
A przecież we Wszechświecie są obiekty, które promieniują
we wszystkich dziedzinach widma elektromagnetycznego.
Na przykład, około 1930 roku przypadkowo odkryto,
że z kosmicznych głębin dochodzą do nas fale radiowe.
Niektóre mają częstotliwości takie same jak ulubione
radiostacje, ale sygnał jest dużo słabszy i
to tylko bezładne szumy.
Do wysłuchania kosmicznej audycji potrzebny jest
specjalny odbiornik - radioteleskop.
Radioteleskopy najczęściej mają kształt czaszy
podobny do głównych zwierciadeł teleskopów optycznych.
Ponieważ fale radiowe są dużo dłuższe od widzialnych
powierzchnia talerza nie musi być równie gładka
jak powierzchnia zwierciadła.
To dlatego znacznie łatwiej jest zbudować
wielki radioteleskop niż duży teleskop optyczny.
Także łatwiej jest skonstruować radiointerferometr.
Aby zobaczyć jak najdrobniejsze detale w obrazie
lepiej jest zsumować sygnały z dwóch oddzielnych teleskopów
niż patrzeć przez jeden wielki teleskop.
VLA (Very Large Array) w Nowym Meksyku, składa się
z 27 oddzielnych anten, każda o średnicy 25 m.
Każda antena może poruszać się indywidualnie,
w najrozleglejszej konfiguracji powstaje wirtualna czasza
działająca jak 36-kilometrowa antena.
Jak więc wygląda radiowy Wszechświat?
Zacznijmy od Słońca bardzo silnie świecącego radiowo.
Centrum naszej Galaktyki również jest potężnym radioźródłem.
Ale to nie wszystko.
Pulsary, niezwykle gęste gwiazdy neutronowe, emitują
bardzo wąską wiązkę promieniowania radiowego
ponadto, wirują z olbrzymią prędkością, nawet kilkuset
obrotów na sekundę.
W efekcie pulsar przypomina latarnię morską
a my widzimy regularnie powtarzające się
krótkie impulsy radiowe.
Stąd nazwa pulsar.
Radioźródło zwane Cassiopea A jest
pozostałością po supernowej, która wybuchła w XVII wieku.
Centaurus A, Cygnus A i Virgo A to potężne galaktyki
wysyłające ogromne ilości promieniowania radiowego.
Źródłem energii tych galaktyk są masywne czarne dziury znajdujące się w ich centrach.
Niektóre z radiogalaktyk i kwazarów są tak potężne,
że ich sygnał można odebrać z odległości 10 mld lat świetlnych.
A oto słabe, relatywnie krótkie fale radiowe
wypełniające równomiernie cały Wszechświat.
Nazwano je kosmicznym promieniowaniem tła,
są echem Wielkiego Wybuchu,
stygnącym śladem po niewyobrażalnie gorącym początku Wszechświata.
Każdy zakres widma elektromagnetycznego zdradza inną historię.
Odbierając fale milimetrowe i krótsze, astronomowie badają
powstawanie galaktyk we wczesnym Wszechświecie, oraz
pochodzenie gwiazd i planet w naszej Galaktyce.
Jednak większość tych fal jest pochłaniana przez parę wodną w ziemskiej atmosferze.
Aby je obserwować, trzeba umieścić teleskop wysoko, w suchym klimacie.
Na przykład w Llano de Chajnantor.
Na tym surrealistycznym płaskowyżu, położonym 5 km n.p.m.
w północnym Chile powstaje ALMA:
Atacama Large Millimeter Array.
Po zakończeniu budowy, w 2014 r. ALMA będzie największym
instrumentem astronomicznym jaki kiedykolwiek zbudowano.
64 anteny, każda o wadze 100 ton, będą zgodnie współpracować.
Potężne platformy mogą je rozsunąć na obszarze równie rozległym jak Londyn
by ujrzeć najdrobniejsze detale, albo zsunąć je ciasno ku sobie
dla uzyskania dużych obrazów słabych obiektów.
Każde przesunięcie wymagać będzie milimetrowej precyzji.
Wiele ciał niebieskich świeci w podczerwieni.
Promieniowanie podczerwone odkryte przez W.Herschela, nazywane jest
"promieniowaniem cieplnym" gdyż emitują je wszystkie rozgrzane ciała
także człowiek.
Promieniowanie podczerwone towarzyszy nam częściej niż myślimy.
Podczerwień wykorzystywana jest między innymi
w noktowizyjnych okularach i kamerach.
By zarejestrować słabą podczerwoną poświatę odległych obiektów, astronomowie
potrzebują bardzo czułych detektorów, schłodzonych do temperatury kilku stopni
powyżej zera absolutnego, aby wyeliminować promieniowanie cieplne odbiornika.
Większość wielkich teleskopów optycznych wyposażona jest w kamery podczerwieni.
Pozwalają one zajrzeć poprzez obłoki pyłu kosmicznego, skrywające wewnątrz
nowopowstałe gwiazdy, niewidzialne w zakresie optycznym.
Przyjrzyjmy się obrazowi optycznemu słynnego "żłobka" w Orionie.
Jakże inaczej widać go oczami
podczerwonej kamery!
Obserwacje w podczerwieni są niezwykle cenne przy badaniu
najdalszych galaktyk.
Nowopowstałe gwiazdy w młodych galaktykach silnie świecą w ultrafiolecie.
Ich światło zanim dotrze do Ziemi musi podróżować miliardy lat
poprzez rozszerzający się Wszechświat.
Ekspansja rozciąga fale świetlne, tak więc zanim dotrą one do nas
mają długość z zakresu bliskiej podczerwieni.
Ten stylowy instrument to teleskop MAGIC na wyspie La Palma.
Poszukuje on na niebie kosmicznego promieniowania gamma
najbardziej energetycznego promieniowania istniejącego w naturze.
Szczęśliwie dla nas, śmiercionośne promieniowanie gamma
jest unieszkodliwiane w ziemskiej atmosferze.
Zostają jednak ślady, które mogą być badane przez astronomów.
Docierając do atmosfery, kwanty gamma powodują powstanie
obfitych kaskad mniej energetycznych cząstek.
Te z kolei wywołują słabą poświatę, którą rejestruje MAGIC.
A oto instrument Pierre Auger w Argentynie.
W niczym nie przypomina on teleskopu.
Pierre Auger składa się z 1600 detektorów, zajmujących
powierzchnię ponad 3000 km kwadratowych.
Jego detektory wychwytują cząstki promieniowania kosmicznego
pochodzące z odległych supernowych i czarnych dziur.
A co z detektorami neutrin, budowanymi głęboko w kopalniach,
pod powierzchnią oceanów, w lodach Antarktydy ?.
Można je nazwać teleskopami?
Dlaczego nie?
Przecież obserwują one Wszechświat, chociaż nie czerpią danych
z widma elektromagnetycznego.
Neutrina to nieuchwytne cząstki produkowane wewnątrz Słońca
i podczas wybuchów supernowych.
Powstawały także podczas Wielkiego Wybuchu.
Neutrina mogą przenikać przez zwykłą materię poruszając się z prędkością
bliską prędkości światła. Nie mają ładunku elektrycznego.
Choć są niezwykle trudne do badania, występują w wielkiej obfitości.
W każdej sekundzie przez każdego z nas przenika
ponad 50 mld elektronowych neutrin ze Słońca.
Astronomowie i fizycy połączyli siły, by zbudować
detektor fal grawitacyjnych.
Ten "teleskop" ani nie obserwuje promieniowania, ani nie łapie cząstek.
Zamiast tego mierzy on drobne zmarszczki w strukturze czasoprzestrzeni –
- pomysł zaczerpnięty z ogólnej teorii względności Einsteina.
Przy pomocy niesłychanie różnorodnych instrumentów, astronomowie
..spenetrowali całe widmo elektromagnetyczne, a nawet zapuścili się dalej.
Jednak wielu obserwacji nie da się wykonać z powierzchni Ziemi.
Rozwiązanie?
Teleskop kosmiczny.
6. Poza Ziemią
Kosmiczny Teleskop Hubble'a.
To najbardziej znany teleskop w historii.
Jest ku temu powód.
Teleskop Hubble'a zrewolucjonizował bardzo wiele dziedzin astronomii.
Według obecnych standardów, obiektyw tego teleskopu jest raczej mały.
Mierzy on jedynie 2.4 metra średnicy
Lecz śmiało rzec można, że jest poza światem
Wysoko ponad zaniekształcającą widok atmosferą, posiada on możliwość
niebywale wyraźnego spojrzenia na Wszechświat.
A co więcej, Teleskop Hubble'a może dostrzec ultrafiolet i promieniowanie w bliskiej podczerwieni.
Ten rodzaj promieniowania nie może być obserwowany przez naziemne teleskopy
jest bowiem pochłaniany przez atmosferę.
Kamery i spektrografy, zajmujące tyle samo miejsca co sam teleskop
odbierają i analizują światło z najodleglejszych krańców Kosmosu.
Tak jak każdy teleskop naziemny teleskop Hubble'a jest co jakiś czas usprawniany.
Astronauci wychodzą w przestrzeń kosmiczną, by serwisować teleskop.
Naprawiają zepsute części.
A starsze instrumenty wymieniają na nowsze,
wykonane w nowoczesnej technologii.
Teleskop Hubble'a przyczynił się do wzrostu znaczenia astronomii obserwacyjnej.
Zmienił nasze spojrzenie oraz rozumienie Kosmosu.
Teleskop Hubble'a obserwował zmiany pór roku na Marsie
upadek komety na Jowisza
krawędzie pierścieni Saturna
a nawet powierzchnię malutkiego Plutona.
Ujawnił on cykl życiowy gwiazd, od ich narodzin i lat niemowlęcych w kosmicznych żłobkach
wypełnionych obłokami gazu i pyłu, aż do końcowego pożegnania:
jako delikatne mgławice, powoli wydmuchiwane w przestrzeń przez umierające gwiazdy
lub jako gigantyczne eksplozje, których siła zaćmiewa blask macierzystej galaktyki.
Głęboko w Mgławicy Oriona, Teleskop Hubble'a dostrzegł też narodziny nowych
układów planetarnych: pyłowe dyski wokół młodych gwiazd, które wkrótce mogą
zmienić się w planety.
Teleskop Kosmiczny badał tysiące poszczególnych gwiazd tworzących wielkie gromady
kuliste, najstarsze rodziny gwiezdne we Wszechświecie.
Oczywiście badał on także galaktyki.
Nigdy przedtem astronomowie nie mieli okazji ujrzeć tylu detali.
Majestatyczne spirale, pyłowe ścieżki, gwałtowne zderzenia.
Niezwykle długie ekspozycje zupełnie ciemnych obszarów nieba odsłoniły
obraz tysięcy odległych galaktyk, odległych o miliardy lat świetlnych od nas.
Fotony zostały wyemitowane z tych obiektów, gdy Wszechświat był jeszcze bardzo młody.
Niosą one informację z przeszłości
o wiecznie ewoluującym Kosmosie.
Teleskop Hubble'a nie jest jedynym teleskopem w przestrzeni kosmicznej.
Znajduje się tam też Teleskop Kosmiczny Spitzer'a, wysłany przez NASA w sierpniu 2003.
Jest on odpowiednikiem Teleskopu Hubble'a pracującym w zakresie podczerwieni.
Spitzer ma zwierciadło o średnicy zaledwie 85 centymetrów.
Teleskp ukryty jest za osłoną, która ma chronić go przed ciepłem
promieni słonecznych.
Jego detektory umieszczone są w specjalnym zbiorniku chłodzonym ciekłym helem.
Detektory te mają zatem stale temperaturę zaledwie kilku stopni
powyżej zera bezwzględnego.
To sprawia, że są one niezwykle czułe.
Spitzer odsłania przed nami zapylone oblicze Wszechświata.
Ciemne, nieprzejrzyste obłoki pyłu zaczynają świecić w podczerwieni, gdy zostaną ogrzane
przez pobliskie gwiazdy.
Fale uderzeniowe od zderzających się galaktyk zmiatają pył tworząc pierścienie
i obszary zagęszczeń, które stają się miejscami narodzin gwiazd.
Pył produkowany jest także przez umierające gwiazdy.
Spitzer odkrył, że mgławice planetarne i pozostałości po supernowych zawierają
wiele pyłu, najbardziej pierwotnego budulca dla pokoleń przyszłych planet.
Inne obszary podczerwieni pozwalają teleskopowi Spitzer spojrzeć poprzez
pyłowe obłoki, odkrywając dla wzroku gwiazdy ukryte w ich ciemnych wnętrzach.
Na koniec, spektrografy teleskopów kosmicznych zaobserwowały także
atmosfery odległych planet pozasłonecznych, gazowych olbrzymów przypominających Jowisza
obiegających swe macierzyste gwiazdy z okresem zaledwie kilku dni.
A co z promieniowaniem X i gamma?
Cóż, ten rodzaj promieniowania jest całkowicie pochłaniany przez ziemską atmosferę.
Bez teleskopów na orbicie, astronomowie byliby zupełnie ślepi
na te niezwykle wysokoenergetyczne zakresy promieniowania.
Teleskopy kosmiczne działające w zakresie X i gamma ukazują gorący
energetyczny i gwałtowny Wszechświat gromad galaktyk i czarnych dziur
wybuchów supernowych i zderzeń galaktyk.
Budowa takich teleskopów jest bardzo trudna.
Zwykłe zwierciadło nie odbije tak wysokoenergetycznych fotonów, przelecą one przez nie.
Promienie X mogą być skupione przez specjalne pierścienie zwierciadeł wykonanych z czystego złota.
Zaś promieniowanie gamma analizowane jest przez niezwykle zaawansowane detektory
lub zgrupowane scyntylatory, w których powstają błyski światła
pobudzane przez fotony promieniowania gamma.
W latach 90tych, NASA posiadała na orbicie Obserwatorium Promieni Gamma - Compton.
W tamtych czasach był to największy i najbardziej masywny
satelita naukowy.
Prawdziwe laboratorium naukowe działające w przestrzeni kosmicznej.
W roku 2008 Compton został zastąpiony przez GLAST:
Gamma Ray Large Area Space Telescope czyli Wielkopowierzchniowy Teleskop Kosmiczny Gamma.
Będzie on badał obiekty w wysokoenergetycznym Wszechświecie, od ciemnej materii
do pulsarów.
W międzyczasie astronomowie dysponowali dwoma teleskopami X.
Obserwatoria Chandra należące do NASA oraz XMM-Newton wysłane przez ESA
badały najgorętsze miejsca we Wszechświecie.
Tak właśnie wygląda Wszechświat widziany w promieniach X.
Rozległe twory to obłoki gazu rozgrzanego do temperatury milionów stopni przez
fale uderzeniowe wybuchających supernowych.
Jasne, punktowe źródło to podwójna gwiazda rentgenowska: gwiazda neutronowa lub
czarna dziura wysysająca materię z towarzyszącej jej zwykłej gwiazdy.
Przepływający strumień gorącego gazu emituje promienie X.
Teleskopy rentgenowskie odkrywają też supermasywne czarne dziury
w jądrach odległych galaktyk.
Materia spiralnie spływająca do centrum nagrzewa się i na krótko zanim zniknie
opadając na czarną dziurę, zaczyna świecić w zakresie X.
Gorący, ale niezwykle rozrzedzony gaz wypełnia przestrzeń pomiędzy galaktykami
zgrupowanymi w gromady.
Czasami ten międzygalaktyczny gaz jest zagęszczany i podgrzewany
przez zderzające i zlewające się galaktyki w gromadzie.
Jeszcze bardziej ekscytujące dla naukowców są rozbłyski gamma - najbardziej energetyczne
zjawiska w całym znanym nam Wszechświecie.
Są to katastroficzne eksplozje supermasywnych
i szybko rotujących gwiazd.
W czasie krótszym niż jedna sekunda emitują one więcej energii niż Słońce w czasie
10 miliardów lat.
Teleskopy Hubble, Spitzer, Chandra, XMM-Newton i GLAST
są wielofunkcyjnymi instrumentami.
Inne teleskopy są zdecydowanie mniejsze, a ich misje
są dużo bardziej specjalistyczne.
Dla przykładu COROT.
Ten francuski satelita został poświęcony badaniom sejsmologii gwiazd
oraz planet pozasłonecznych.
Wysłany przez NASA satelita Swift to połączone obserwatoria: promieni X i gamma,
których zadaniem jest badanie tajemniczych błysków gamma.
A oto WMAP - Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, czyli obserwatorium promieniowania tła.
Jest w przestrzeni kosmicznej od kilku lat i stworzyło już mapę
kosmicznego promieniowania tła o niespotykanej wcześniej rozdzielczości.
WMAP dał kosmologom najwspanialsze obrazy jednego z najwcześniejszych okresów..
powstawania Wszechświata - obrazy sprzed ponad 13 miliardów lat.
Otwarcie granic kosmosu było jednym z najwspanialszych osiągnięć
w historii teleskopów.
Jeśli tak, to co dalej?
7. Co dalej?
W Arizonie odlano pierwsze zwierciadło dla
Wielkiego Teleskopu Magellana.
Ten olbrzymi instrument powstanie w obserwatorium Las Campanas
w Chile.
Jego siedem zwierciadeł, z których każde ma ponad 8 metrów średnicy
zostanie ułożonych na kształt płatków wielkiego kwiatu.
Razem będą one skupiać ponad czterokrotnie więcej światła
niż największe pracujące obecnie teleskopy.
Kalifornijski Teleskop 30-metrowy, planowany na rok 2015
będzie większą wersją działającego obecnie teleskopu Keck.
Setki pojedynczych segmentów złożą się na niezwykłe zwierciadło
wielkie jak sześciopiętrowy budynek.
W Europie planowany jest Europejski Skrajnie Wielki Teleskop.
Jego zwierciadło o 42-metrowej średnicy będzie tak duże
jak olimpijski basen - powierzchnią dwukrotnie przewyższy
30-metrowy Kalifornijski Teleskop.
Te giganty przyszłości, konstruowane dla obserwacji w podczerwieni
zostaną wyposażone w niezwykle czułe odbiorniki oraz system optyki adaptatywnej.
Będą w stanie dostrzec pierwsze pokolenie galaktyk
oraz pierwsze gwiazdy w historii Wszechświata.
Co więcej, pozwolą nam dostrzec pierwsze bezpośrednie obrazy
planet w innych układach planetarnych.
Cóż, dla radioastronomów 42 metry to łupinka orzecha.
Łączą oni wiele małych teleskopów syntezując
gigantyczny instrument obserwacyjny.
LOFAR czyli interferometr niskich częstotliwości
jest budowany właśnie w Holandii.
Światłowody połączą 30 000 anten z centralnym superkomputerem.
Układ nie posiada ruchomych elementów, jednak obserwacje będą prowadzone
w ośmiu różnych kierunkach na niebie, jednocześnie.
Technologia LOFAR prawdopodobnie znajdzie zastosowanie w planowanym
SKA - Square Kilometre Array, który jest na absolutnym szczycie listy życzeń
radioastronomów na świecie.
Ten międzynarodowy interferometr zostanie wybudowany w Australii lub Południowej Afryce.
Anteny o dużych średnicach oraz małe odbiorniki zostaną połączone, aby uzyskiwać
niewiarygodnie szczegółowe obrazy radiowego nieba.
Ponieważ całkowita powierzchnia zbierająca osiągnie kilometr kwadratowy
będzie to najczulszy instrument do badań Kosmosu na falach radiowych
jaki kiedykolwiek skonstruowano.
Ewolucja galaktyk, potężne kwazary, pulsujące gwiazdy neutronowe
żadne źródło fal radiowych nie schowa się przed szpiegującym okiem
radiointerferometru SKA.
Ten instrument będzie prawdopodobnie zdolny odebrać też sygnały od
pozaziemskich cywilizacji.
A co będzie działo się w przestrzeni kosmicznej?
Po piątej i ostatniej już misji serwisowej, Teleskop Kosmiczny Hubble'a
będzie może pracował do roku 2013.
W tym właśnie czasie wyniesiony zostanie na orbitę jego następca.
Poznajcie Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba, kosmiczne obserwatorium podczerwieni
nazwane na cześć jednego z pierwszych pracowników NASA.
Jego segmentowe zwierciadło o średnicy 6.5 metra
wyglądające jak rozwinięty kwiat, będzie siedmiokrotnie bardziej czułe
niż to w teleskopie Hubble'a.
Wielkie osłony termiczne utrzymają optykę oraz nisko-temperaturowe urządzenia
w ciągłym cieniu, pozwalając pracować
w temperaturze minus 233 stopni Celsjusza.
Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba nie będzie krążył wokół Ziemi.
Zostanie umieszczony 1.5 miliona kilometrów od naszej planety
na dalekiej, wokółsłonecznej orbicie.
pół wieku temu, teleskop Hale'a na górze Palomar
był największym w historii.
Teraz nawet większy od niego będzie orbitował w głębi przestrzeni kosmicznej.
Możemy się tylko zastanawiać, jakich niebywałych odkryć dzięki niemu dokonamy.
Bądźcie gotowi!
W międzyczasie, kreatywni inżynierowie przedstawili najbardziej rewolucyjny projekt
nowego teleskopu, jaki powstał w historii.
Naukowcy z Kanady zbudowali teleskop zwany "teleskopem z ciekłym zwierciadłem".
W tym rodzaju teleskopu obraz gwiazd odbijany jest nie przez
klasyczne wklęsłe lustro lecz przez powierzchnię ciekłej rtęci
wykrzywionej ruchem obrotowym zbiornika.
Taka konstrukcja sprawia, że tym typem teleskopu możemy patrzeć jedynie dokładnie w górę,
ale jego przewagą jest niezwykle tania konstrukcja
i duża łatwość w budowie.
Radioastronomowie chcieliby umieścić sieć małych anten podobną do LOFAR
na powierzchni Księżyca, tak daleko jak tylko się da
od ziemskich źródeł sztucznych sygnałów radiowych.
Kto wie, być może pewnego dnia zbudowany zostanie nawet teleskop optyczny
na drugiej stronie Księżyca.
Także astronomowie rentgenowscy używając teleskopów kosmicznych
mają nadzieję kolosalnie poprawić jakość swych obserwacji
w przyszłości.
Być może uda się im nawet uzyskać obraz brzegu
czarnej dziury.
Pewnego dnia, teleskopy pozwolą otrzymać odpowiedzi na najbardziej nurtujące ludzi pytanie:
Czy jesteśmy samotni we Wszechświecie?
Wiemy już, że istnieją inne układy planetarne.
Oczekujemy też, że istnieją planety podobne do Ziemi
z płynną wodą.
Ale czy
jest tam życie?
Odnalezienie takich właśnie planet pozasłonecznych nie jest łatwe.
Zazwyczaj są one ukryte przed astronomami w blasku
światła swych macierzystych gwiazd.
Interferometry wyniesione w pustkę przestrzeni kosmicznej mogą
przynieść nowe odpowiedzi.
W tym czasie NASA rozważa projekt zwany
Terrestial Planet Finder - Poszukiwacz Planet Ziemiopodobnych.
Także w Europie naukowcy są na etapie projektowania sieci Darwin.
Sześć teleskopów okrążających Słońce w ścisłej konfiguracji.
Odległości między składnikami będą kontrolowane laserowo z dokładnością do nanometra,
co pozwoli uzyskać niewiarygodnie dużą zdolność rozdzielczą, dzięki czemu oddzielimy
przeszkadzające obecnie światło centralnych gwiazd,
i zobaczymy ziemiopodobne planety orbitujące wokół innych słońc.
Przyszli astronomowie będą badać światło odbite od atmosfer planet.
Pozwoli to na spektroskopową analizę składu ich atmosfer.
Kto wie, może w następnych 15 latach dostrzeżemy ślady
tlenu, metanu, ozonu.
Ślady świadczące o możliwości istnienia życia.
Wszechświat jest pełen niespodzianek.
Niebo nigdy nie przestaje frapować.
Nie budzi zdziwienia fakt, że tysiące astronomów amatorów
rozsianych po całym globie wychodzi każdej pogodnej nocy
aby podziwiać Kosmos.
Ich teleskopy są zdecydowanie doskonalsze niż ten,
którego używał Galileusz.
Robione dziś przez amatorów cyfrowe obrazy nieba przewyższają wykonywane
przez profesjonalistów jeszcze kilkadziesiąt lat temu.
Astronomiczne usiłowania zrozumienia Wszechświata i badania teleskopowe
liczą sobie zaledwie 400 lat.
Nadal istnieje ogrom niezbadanych obszarów.
Przeszliśmy znaczą drogę, odkąd cztery wieki temu Galileusz
zaczął badać i odkrywać swoim teleskopem Wszechświat.
Dziś nadal obserwujemy Wszechświat używając teleskopów
nie tylko z powierzchni Ziemi, lecz też z niezmierzonych obszarów przestrzeni kosmicznej.
Ludzie dysponują ogromnym, zda się niewyczerpalnym zasobem
pomysłowości i ciekawości.
Dopiero zaczęliśmy zdobywać odpowiedzi na
zadawane w wyobraźni pytania.
Odkryliśmy ponad 300 planet krążących wokół innych gwiazd
naszej Drogi Mlecznej i zaobserwowaliśmy organiczne molekuły na planetach
towarzyszących bardzo odległym gwiazdom.
Te niezwykłe odkrycia mogą wyglądać jak kres możliwości ludzkiej eksploracji
jednak najciekawsze, bez wątpienia, dopiero nadejdzie.
Ty także możesz przyłączyć się do odkrywców.
Patrz i podziwiaj.