Nuostabusis „Hubble” teleskopas

Pakilęs į orbitą kelių šimtų kilometrų aukštyje virš Žemės 1990 metų balandžio 24 d., „Hubble“ kosminis teleskopas jau atliko beveik pusantro milijono stebėjimų, užfiksavo 47 tūkst. kosminių objektų. Per tuos tris dešimtmečius teleskopas 175 tūkst. kartų apskriejo Žemę. Stebėjimų duomenys užima 164 terabaitus.
Šio kosminio teleskopo idėja kilo labai anksti. NASA mokslininkai pradėjo galvoti, kad reikia teleskopo, kuris galėtų stebėti Visatą, neveikiamas Žemės atmosferos. Dėl to buvo gimė ilgai turinčio veikti „Hubble“ idėja. „Hubble“ nuspręsta patalpinti į artimą Žemei orbitą, kad būtų galima nusiųsti astronautus jį atnaujinti ar pataisyti“, – teigia astrofizikė, dr. Edita Stonkutė.
„Hubble“ teleskopas, be abejo, sukėlė revoliuciją astronomijos moksle. Jis yra vienintelis kosminis teleskopas, kurį orbitoje tobulino ir gedimus šalino astronautai. Jautrios jo kameros ir spektrografai gali stebėti ir artimus objektus – asteroidų susidūrimus ir žvaigždžių gimimą tolimiausiose galaktikose, kai Visata buvo beveik trisdešimt kartų jaunesnė negu dabar.
„Manoma, kad „Hubble“ galės tarnauti iki 2030 ar 2040 metų ir siųsti toliau mums duomenis. Verta paminėti keletą ryškiausių kosmologinių atradimų, padedančių geriau suvokti Visatos struktūros ypatumus. Pavyzdžiui, per jį astronomai pastebėjo, kad beveik kiekvienos galaktikos centre yra juodųjų skylių arba bedugnių. Tokią bedugnę turi ir mūsų Paukščių Tako galaktika. Jos veikia kaip materijos siurbliai, ryjantys dulkes, planetas, žvaigždes ir viską, kas atsiduria pernelyg arti, tarsi verpetas vandenyne.
Pavyko netgi nufotografuoti vieną kitą tokią besotę, nes siurbiant materiją karštos dujos jų pakraščiuose ima švytėti. Gražus ir moksliškai pagrįstas juodosios bedugnės vaizdas sukurtas fantastinėje dramoje „Tarp žvaigždžių“.
„Hubble“ kartu su kitu kosminiu teleskopu „Gaia“, fiksuojančiu žvaigždžių padėtis danguje, apskaičiavo mūsų Paukščių Tako galaktikos masę“, – sako E. Stonkutė.
Naujausi šiais įrenginiais gauti duomenys liudija, kad galaktika sveria kaip pusantro trilijono Saulių. Tik nedidelė šios masės dalis tenka žvaigždėms. Galaktikoje esančios juodosios bedugnės sveria kaip keturi milijonai saulių, o likusi masė susitelkusi paslaptingoje tamsiojoje materijoje. „Hubble“ reikšmingai prisidėjo prie Saulės sistemos tyrimų. Pavyzdžiui, atrado, kad nykštukinė planeta Plutonas turi dar vieną palydovą. O analizuojant jaunas žvaigždes, paaiškėjo, kad ir prie jaunų žvaigždžių gali formuotis planetos.
Tačiau ir „Hubble“ sugebėjimai turi ribas. 2020 metų vasarą teleskopas užminė dar vieną mįslę. Vis dar nežinome, kaip ir kada Visatoje susiformavo pačios pirmos žvaigždės ir galaktikos. Teleskopu galima sugrįžti į laikus, kai nuo Didžiojo sprogimo buvo praėję 500 mln. metų. Ten buvo ieškoma pirmosios kartos žvaigždžių, kurios turėtų būti sudarytos tik iš vandenilio, helio ir ličio – pirmųjų, lengviausių cheminių elementų. Tačiau jų rasti nepavyko. Vadinasi, jos susiformavo dar anksčiau. Kada konkrečiai, turėtų atsakyti Jameso Webbo teleskopas, kuris, tikimasi, leis pamatyti, kaip atrodė Visata po Didžiojo sprogimo praėjus viso labo 100 milijonų metų. Nepaisant to, yra ir daugiau esminių „Hubble“ pasiekimų.
Be abejo, vienas svarbiausių darbų buvo mūsų Visatos amžiaus patikslinimas. Iki šiol jis buvo žinomas tik apytiksliai. Būtent dėl „Hubble“ duomenų jį pavyko patikslinti – 13,7 milijardų metų. O „Nobelio“ premija fizikos srityje suteikta už tyrimą, kuriuo įrodyta, kad mūsų Visata plečiasi greitėjančiai.
Astronomus ne vieną dešimtmetį kankino klausimas, kokiu greičiu plečiasi Visata, nes nuo to priklauso jos likimas. Sužinojus apie Visatos plėtimosi pagreitį kilo klausimas – kas skatina šį mįslingą procesą? Kaip kosmologai beskaičiavo, jiems neužteko materijos, kad toks procesas vyktų. Gal Visatoje yra tai, ko mes nematome? Tuo veiksniu X tapo tamsioji energija, sudaranti apie 68 proc. Visatos. Pasirodo, net iš pažiūros tuščia erdvė turi energijos. Tai jos esminė savybė. Kuo daugiau erdvės atsiranda, tuo daugiau ir energijos – todėl Visata ir greitėja. Ar tai tiesa, atsakymo dar teks palaukti. Nelabai aiški ir kitos Visatos sudedamosios dalies – tamsiosios materijos prigimtis.
„Remiantis „Hubble“ stebėjimo duomenimis buvo nustatyta, kad egzistuoja ir tamsioji materija, kurios negalime nei stebėti, nei tyrinėti. Jos yra net 5 kartus daugiau negu mums įprastos barioninės materijos. Tai perversmas suvokiant, kaip ir iš ko sudaryta Visata“, – tikina astrofizikė R. Minkevičiūtė.
2020 metų kovo mėnesį buvo pranešta, kad tamsioji materija Visatoje formuoja ypatingą struktūrą – kosminį voratinklį, kuriame „kybo“ galaktikos. Pirmą kartą šio tinklo kontūrai buvo pastebėti dar 1985 metais. Tačiau įžiūrėti jį labai sunku. Tyrėjai nusprendė sumodeliuoti tokios superstruktūros žemėlapį kelių šimtų milijonų šviesmečių skersmens erdvėje, imituodami tinklines struktūras formuojančių mikroorganizmų, vadinamų gleivūnais, elgesį. Sukūrę algoritmą jie patikrino tamsiosios energijos gijų augimą erdvėje, naudodami kompiuterinę simuliaciją ir suvedę tūkstančių žinomų galaktikų koordinates kosminėje erdvėje. Algoritmas sukūrė trimatę kosminio voratinklio struktūrą.
Teko pasinaudoti ir „Hubble“ duomenų archyve saugoma informacija apie ultravioletinę šviesą spinduliuojančius 350 kvazarų (nutolusių milijardus šviesmečių). Kvazarai – aktyvių galaktikų branduoliai. Jų ryški šviesa it prožektoriai padėjo užfiksuoti sunkiai pastebimas vandenilio dujas, susijusias su juodosios medžiagos gijomis ir patvirtinti, kad modelis atitinka tikrovę. Tai puikus pavyzdys, liudijantis, kokio išradingumo ir kokių unikalių duomenų reikia, norint įminti kruopščiai saugomas Visatos prigimties paslaptis.
Bet, kaip žinia, sensta ne tik žmonės. Kas pakeis nusipelniusį senolį „Hubble“? Sunkiai gimstantis naujos kartos teleskopas, vadinamas Jameso Webbo vardu. Apie dešimt milijardų dolerių kainuosiantis projektas turėtų atsakyti į daugybę dar likusių Visatos evoliucijos klausimų. Aušta naujasis kosmologijos amžius.
Jameso Webbo teleskopo idėja gimė 1996 metais. Optimistiškai nusiteikę mokslininkai planavo, kad jis kainuos 1 milijardą dolerių ir bus paleistas maždaug 2007 metais. Tačiau ambicijos ir reikalingų technologijų trūkumas pakišo koją. Teleskopas bus dešimt kartų brangesnis.
Verta prisiminti, kad „Hubble“ teleskopo sąmata irgi išaugo šešis kartus – iki 1,2 milijardo dolerių, neskaičiuojant vėliau atliktų remonto darbų jau kosmose. Tai dar kartą patvirtina, kad unikalūs projektai gimsta labai skausmingai. Atrodo, jog statybininkai savo projektų sąnaudas vertina realiau negu mokslininkai.
Bet šviesa tunelio gale jau matyti. Jameso Webbo teleskopas yra naujos kartos teleskopas. Jį kuriant dalyvavo NASA, Europos kosmoso agentūra ir Kanados kosmoso agentūra. Itin sudėtingą observatoriją tikimasi paleisti į kosmosą kitų metų spalio mėn. Jis yra sulankstomas kaip origamis, savo teleskopą išskleisiantis už 1,5 milijono kilometrų nuo Žemės.
Yra pagrindo tikėtis perversmo. Jameso Webbo teleskopas žvelgs dar giliau į pačios Visatos praeitį, negu „Hubble“. Tikimasi, kad bus galima su Jameso Webbo teleskopu stebėti pirmąsias žvaigždes ir pirmąsias galaktikas, jų susidarymą ir susiliejimą į didesnes. Sekti galaktikų evoliuciją nuo pradžios. Be abejo, daug tikimasi ir tiriant egzoplanetas. Tikimasi, kad pavyks su Jameso Webbo teleskopu užfiksuoti jų atmosferose organines medžiagas, kurios galėtų patvirtinti, jog ir kitose planetose egzistuoja gyvybė. Be abejo, Jameso Webbo teleskopas bus naudojamas ir Saulės sistemai tirti. Galėsime tiksliau pasakyti, kaip susiformavo mūsų Saulės sistema“.
Dabartiniai egzoplanetų tyrimai verčia permąstyti iki šio vyravusią planetų formavimosi teoriją. Jameso Webbo teleskopo dėka tikimasi geriau suprasti, kaip susidaro žvaigždės, kaip susiformuoja planetų sistemos. Veidrodis toks galingas, kad leis pamatyti pirmąsias galaktikas, besiformuojančias Visatos pradžioje po Didžiojo sprogimo.
„Hubble“ buvo sudarytas iš 2,4 metro pagrindinio veidrodžio, o Jameso Webbo kosminis teleskopas bus sudarytas iš šešiakampių segmentų. Jų bus apie 18, šie segmentai pagaminti iš berilio, padengto auksu. Visas pagrindinio veidrodžio skersmuo – apie 6,5 metro, jo plotas siekia apie 25 kvadratinius metrus. Tuo tarpu „Hubble“ teleskopo skersmuo siekė 2,4 metro“.
Didesnis veidrodžio skersmuo reiškia didesnę skiriamąją gebą. Be to, Jameso Webbo kosminis teleskopas dirbs daugiausia infraraudonojo spektro srityje. Būtent naudojant šį diapazoną įmanoma pažvelgti giliai į Visatos praeitį. Taip pat pamatyti tokias galaktikų sritis, kur žvaigždžių šviesą temdo dujos ir dulkės. Tai reiškia – galaktikų centrus, analizuojant juodąsias skyles. Arba stebėti besiformuojančias jaunas žvaigždes ir gimstančias planetas.Jameso Webbo kosminis teleskopas galės analizuoti visokio tipo planetas, egzoplanetas prie kitų žvaigždžių ir analizuoti tų planetų atmosferas“.
Naujos kartos teleskopo dėmesio laukia daug egzotiškų Visatos objektų. Tačiau labiausiai nekantraujama tiesiogiai pamatyti egzoplanetas. Ypač panašias į Žemę. Dar negalime to patikrinti, tačiau netiesioginiai stebėjimai liudija įspūdingą jų įvairovę. Ji atspindėta netgi NASA sukurtuose reklaminiuose turistiniuose plakatuose, skirtuose būsimiems egzotikos mėgėjams. Anksčiau ar vėliau pamatysime, ar Jameso Webbo užfiksuoti vaizdai pranoks „Hubble“ vaizdus.

Rolandas Maskoliūnas