9 telescoape care ne vor schimba modul în care vedem spațiul

Vederea noastră de pe Pământ a fost întotdeauna destul de bună, în afară de nori și de strălucirea soarelui. Totuși, aceasta a fost transformată de telescoape în anii 1600 și s-a îmbunătățit enorm de atunci. De la telescoape cu raze X până la Telescopul Spațial Hubble care ocolește atmosfera, este greu de crezut chiar și ceea ce putem vedea acum.

Și în ciuda a tot ceea ce au realizat, telescoapele abia sunt la început. Astronomia este pe punctul unei alte revoluții de tip Hubble, datorită unei noi generații de mega-telescoape care folosesc oglinzi uriașe, optică adaptivă și alte trucuri pentru a privi mai adânc în cer — și mai departe înapoi în timp — ca niciodată. Aceste proiecte de miliarde de dolari au fost în lucru de ani de zile, de la construcții masive precum controversatul Thirty Meter Telescope din Hawaii până la Telescopul Spațial James Webb, foarte așteptatul succesor al lui Hubble.

Cele mai mari telescoape terestre de astăzi folosesc oglinzi cu diametrul de 10 metri, dar oglinda de 2,4 metri a lui Hubble fură spectacolul pentru că se află deasupra atmosferei, care distorsionează lumina pentru observatorii de la suprafața Pământului. Și următoarea generație de telescoape le va depăși pe toate, cu oglinzi și mai uriașe, precum și cu o optică adaptivă mai bună — o metodă de utilizare a oglinzilor flexibile, controlate de computer, pentru a ajusta distorsiunea atmosferică în timp real. Telescopul Giant Magellan din Chile va fi de 10 ori mai puternic decât Hubble, de exemplu, în timp ce Telescopul European Extremely Large va aduna mai multă lumină decât toate telescoapele existente de 10 metri de pe Pământ la un loc.

Majoritatea acestor telescoape nu vor fi operaționale înainte de anii 2020, iar unele s-au confruntat cu obstacole care le-ar putea întârzia sau chiar deraia dezvoltarea. Dar dacă oricare dintre ele devine într-adevăr la fel de revoluționar ca Hubble în 1990, ar fi bine să ne pregătim mințile de acum. Așadar, fără alte introduceri, iată câteva telescoape în curs de dezvoltare despre care probabil veți auzi mult în următoarele decenii:

1. Telescopul radio MeerKAT (Africa de Sud)

MeerKAT nu este doar un singur telescop, ci un grup de 64 de antene (furnizând 2.000 de perechi de antene) situate în provincia Capului de Nord din Africa de Sud. Fiecare antenă are un diametru de 13,5 metri și ajută la formarea celui mai sensibil telescop radio din lume. Antenele lucrează toate împreună ca un singur telescop gigantic pentru a colecta semnale radio din spațiu și a le traduce. Din aceste date, astronomii pot crea imagini ale semnalelor radio. Observatorul Radio Astronomic din Africa de Sud afirmă că MeerKAT „contribuie în mod critic la realizarea de imagini de înaltă fidelitate ale cerului radio, inclusiv această cea mai bună vedere existentă a centrului Căii Lactee”.

„MeerKAT oferă acum o imagine de neegalat a acestei regiuni unice a galaxiei noastre. Este o realizare excepțională”, spune Farhad Yusef-Zadeh de la Universitatea Northwestern. „Au construit un instrument care va fi invidia astronomilor de pretutindeni și va fi foarte solicitat în anii următori.”

Sistemul de telescoape din Africa de Sud va deveni parte a ansamblului intercontinental Square Kilometer Array (SKA) situat în Australia. SKA este un proiect de telescop radio între cele două țări care, la final, va avea o suprafață colectoare de un kilometru pătrat.

2. Telescopul european extrem de mare (Chile)

Telescopul European Extremely Large va fi cel mai mare telescop de pe Pământ odată ce va fi finalizat. (Imagine: L. Calçada/ESO)

Deșertul Atacama din Chile este cel mai uscat loc de pe Pământ, lipsit aproape complet de precipitații, vegetație și poluare luminoasă care pot înnora cerul în alte părți.

Dejă gazdă a observatoarelor La Silla și Paranal ale Observatorului European de Sud — acesta din urmă incluzând renumitul său Very Large Telescope — și a mai multor proiecte de radioastronomie, Atacama va găzdui în curând și Telescopul European Extremely Large, sau E-ELT. Construcția acestui colos cu nume potrivit a început în iunie 2014, când muncitorii au nivelat o zonă plată pe vârful Cerro Armazones, un munte de 3.048 metri în deșertul din nordul Chile. Construcția telescopului și a cupolei a început în mai 2017.

Proiectat să înceapă operațiunea în 2024, E-ELT va fi cel mai mare telescop de pe Pământ, având o oglindă principală care se întinde pe 39 de metri. Oglinda sa va fi compusă din multe segmente — în acest caz 798 de hexagoane măsurând 1,4 metri fiecare. Va colecta de 13 ori mai multă lumină decât telescoapele de astăzi, ajutându-l să cerceteze cerul în căutarea indiciilor despre exoplanete, energie întunecată și alte mistere evazive. „Pe lângă acestea”, adaugă ESO, „astronomii plănuiesc și pentru neprevăzut — noi întrebări și neprevăzute vor apărea cu siguranță din noile descoperiri făcute cu E-ELT.”

3. Telescopul giant magellan (Chile)

Telescopul Giant Magellan va scana cerul în căutarea vieții extraterestre pe lumi îndepărtate. (Imagine: Giant Magellan Telescope)

O altă adăugare la impresionanta colecție de telescoape din Chile este Giant Magellan Telescope, planificat pentru Observatorul Las Campanas din sudul Atacamei. Designul unic al GMT include „șapte dintre cele mai mari oglinzi monolitice rigide de astăzi”, conform Organizației Telescopului Giant Magellan. Acestea vor reflecta lumina pe șapte oglinzi secundare mai mici, flexibile, apoi înapoi pe o oglindă primară centrală și în final la camere avansate de imagine, unde lumina poate fi analizată.

„Sub fiecare suprafață a oglinzii secundare, există sute de actuatori care vor ajusta constant oglinzile pentru a contracara turbulența atmosferică”, explică GMTO. „Acești actuatori, controlați de computere avansate, vor transforma stelele sclipitoare în puncte de lumină clare, constante. În acest fel, GMT va oferi imagini care sunt de 10 ori mai clare decât Telescopul Spațial Hubble.”

La fel ca multe telescoape de ultimă generație, GMT își propune să abordeze cele mai dificile întrebări despre univers. Oamenii de știință îl vor folosi pentru a căuta viață extraterestră pe exoplanete, de exemplu, și pentru a studia modul în care s-au format primele galaxii, de ce există atât de multă materie întunecată și energie întunecată și cum va fi universul peste câteva trilioane de ani. Targetul său de deschidere, sau „prima lumină”, este 2023.

4. Telescopul thirty meter (Hawaii)

Pe lângă faptul că va funcționa alături de Telescopul Spațial James Webb, Telescopul Thirty Meter va căuta și materie întunecată. (Imagine: Thirty Meter Telescope)

Numele Telescopului Thirty Meter vorbește de la sine. Oglinda sa ar avea un diametru triplu față de cel al oricărui telescop utilizat astăzi, permițând oamenilor de știință să vadă lumina de la obiecte mai îndepărtate și mai slabe ca niciodată. Dincolo de studierea nașterii planetelor, stelelor și galaxiilor, ar servi și altor scopuri, cum ar fi aruncarea de lumină asupra materiei întunecate și a energiei întunecate, dezvăluirea conexiunilor dintre galaxii și găuri negre, descoperirea exoplanetelor și căutarea vieții extraterestre.

Proiectul TMT a fost în lucru încă din anii 1990, fiind conceput ca un „complement puternic al Telescopului Spațial James Webb în urmărirea evoluției galaxiilor și a formării stelelor și planetelor”. S-ar alătura celor 12 alte telescoape gigantice deja perchate pe Mauna Kea, cel mai înalt munte de pe Pământ de la bază la vârf și o mecca pentru astronomii din întreaga lume. TMT a primit aprobarea finală și a început lucrările în 2014, dar munca a fost curând oprită din cauza protestelor împotriva amplasării telescopului pe Mauna Kea.

TMT a ofensat mulți nativi din Hawaii, care se opun construcției ulterioare de telescoape mari pe un munte considerat sacru. Curtea Supremă din Hawaii a declarat permisul de construcție al TMT invalid la sfârșitul anului 2015, argumentând că statul nu a permis criticilor să-și exprime nemulțumirile la o audiere înainte de acordare. Consiliul de Pământ și Resurse Naturale al statului a votat apoi pentru aprobarea permisului de construcție în septembrie 2017, deși acea decizie este, se pare, contestată în apel.

5. Telescopul large synoptic survey (Chile)

Telescopul Large Synoptic Survey va avea o cameră de mărimea unei mașini mici. (Imagine: Large Synoptic Survey Telescope Corporation)

Oglinzile mai mari nu sunt singura cheie pentru construirea unui telescop revoluționar. Telescopul Large Synoptic Survey va măsura doar 8,4 metri în diametru (ceea ce este totuși destul de mare), dar ceea ce îi lipsește în dimensiune compensează prin anvergură și viteză. Ca telescop de scanare, este proiectat să scaneze întregul cer nocturn mai degrabă decât să se concentreze pe ținte individuale — numai că va face acest lucru la fiecare câteva nopți, folosind cea mai mare cameră digitală de pe Pământ pentru a înregistra filme color, time-lapse, ale cerului în acțiune.

Acea cameră de 3,2 miliarde de pixeli, de mărimea unei mașini mici, va putea, de asemenea, să capteze un câmp vizual extrem de larg, realizând imagini care acoperă o suprafață de 49 de ori mai mare decât cea a lunii Pământului într-o singură expunere. Acest lucru va adăuga o „capacitate calitativ nouă în astronomie”, conform LSST Corporation, care construiește telescopul împreună cu Departamentul de Energie al SUA și Fundația Națională pentru Știință.

„LSST va furniza hărți tridimensionale fără precedent ale distribuției masei în univers”, adaugă dezvoltatorii — hărți care ar putea arunca lumină asupra misterioasei energii întunecate care determină expansiunea accelerată a universului. Va produce, de asemenea, un recensământ complet al sistemului nostru solar, inclusiv asteroizi potențial periculoși de doar 100 de metri. Prima lumină este programată pentru 2022.

6. Telescopul spațial james webb

De trei ori mai mare decât Hubble, Telescopul Spațial James Webb ar trebui să poată privi mai adânc în spațiul antic. (Imagine: Northrop Grumman/NASA)

Telescopul Spațial James Webb al NASA are așteptări mari de îndeplinit. Conceput să îi succeadă lui Hubble și Telescopului Spațial Spitzer, a generat așteptări — și cheltuieli — mari pe parcursul a aproape 20 de ani de planificare. Depășirile de costuri au împins data lansării înapoi la 2018, apoi testarea și integrarea au întârziat-o și mai mult până în 2021. Prețul a depășit bugetul de 5 miliarde de dolari în 2011, aproape determinând Congresul să anuleze finanțarea. A supraviețuit și este acum limitat la un plafon de 8 miliarde de dolari stabilit de Congres.

La fel ca în cazul Hubble și Spitzer, principala forță a JWST provine din faptul că se află în spațiu. Dar este, de asemenea, de trei ori mai mare decât Hubble, permițându-i să transporte o oglindă principală de 6,5 metri care se desfășoară pentru a atinge dimensiunea completă. Acest lucru ar trebui să-l ajute să depășească chiar și imaginile lui Hubble, oferind o acoperire pe lungimi de undă mai mari și o sensibilitate mai ridicată. „Lungimile de undă mai mari permit telescopului Webb să privească mult mai aproape de începutul timpului și să vâneze formarea neobservată a primelor galaxii”, explică NASA, „precum și să privească în interiorul norilor de praf unde se formează stele și sisteme planetare astăzi”.

Se așteaptă ca Hubble să rămână pe orbită cel puțin până în 2027 și, posibil, mai mult, așa că există șanse mari să fie încă în funcțiune când JWST va intra în serviciu în câțiva ani. (Spitzer, un telescop în infraroșu lansat în 2003, a fost proiectat să dureze 2,5 ani, dar ar putea continua să funcționeze până „la sfârșitul acestui deceniu”.)

7. Wfirst

JWST nu este singurul telescop spațial nou interesant pe lista NASA. Agenția a achiziționat, de asemenea, două telescoape de spionaj reutilizate de la Oficiul Național de Recunoaștere al SUA (NRO) în 2012, fiecare având o oglindă principală de 2,4 metri, împreună cu o oglindă secundară pentru a îmbunătăți claritatea imaginii. Oricare dintre aceste telescoape reutilizate ar putea fi mai puternic decât Hubble, potrivit NASA, care a planificat să folosească unul pentru o misiune de studiu a energiei întunecate de pe orbită.

Acea misiune, intitulată WFIRST (pentru „Wide-Field Infrared Survey Telescope”), urma inițial să folosească un telescop cu oglinzi între 1,3 și 1,5 metri în diametru. Telescopul de spionaj NRO va oferi îmbunătățiri majore față de acesta, spune NASA, potențial producând „imagini de calitate Hubble pe o zonă a cerului de 100 de ori mai mare decât Hubble”.

WFIRST este conceput pentru a rezolva întrebări fundamentale despre natura energiei întunecate, care reprezintă aproximativ 68 la sută din univers și totuși sfidează încercările noastre de a înțelege ce este. Ar putea dezvălui tot felul de informații noi despre evoluția universului, dar ca și în cazul majorității telescoapelor de mare putere, acesta este un multi-tasker. Dincolo de demistificarea energiei întunecate, WFIRST s-ar alătura, de asemenea, căutării în rapidă creștere pentru a descoperi noi exoplanete și chiar galaxii întregi.

„O fotografie de la Hubble este un poster frumos pe perete, în timp ce o imagine de la WFIRST va acoperi întregul perete al casei dvs.”, a declarat membrul echipei David Spergel într-o declarație din 2017. Lansarea WFIRST era programată pentru mijlocul anilor 2020, deși o umbră planează acum asupra întregului proiect din cauza reducerilor bugetare NASA propuse de administrația Trump. Problema este încă în mâinile Congresului, iar mulți astronomi au avertizat că anularea WFIRST ar fi o greșeală.

„Anularea WFIRST ar crea un precedent periculos și ar slăbi sever un proces de sondaj decenal care a stabilit prioritățile științifice colective pentru un program lider mondial de o jumătate de secol”, a declarat Kevin B. Marvel, director executiv al Societății Astronomice Americane, într-o declarație. „O astfel de mișcare ar sacrifica, de asemenea, leadershipul SUA în domeniile energiei întunecate bazate pe spațiu, exoplanetelor și astrofizicii de sondaj. Nu putem permite o astfel de daună drastică domeniului astronomiei, ale cărei impacturi ar fi resimțite pentru mai mult de o generație.”

8. Telescopul sferic cu apertură de cinci sute de metri (China)

China a deschis recent un telescop radio gigantic cu proiectul Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST), situat în provincia Guizhou. Cu un diametru al reflectorului aproximativ de mărimea a 30 de terenuri de fotbal, FAST este de aproape două ori mai mare decât vărul său, Observatorul Arecibo din Puerto Rico. În timp ce atât FAST, cât și Arecibo sunt telescoape radio masive, FAST își poate deplasa reflectoarele, dintre care sunt 4.450, în direcții diferite pentru a investiga mai bine stelele. Reflectoarele lui Arecibo, în contrast, sunt fixate în pozițiile lor și se bazează pe un receptor suspendat. Telescopul de 180 de milioane de dolari va căuta unde gravitaționale, pulsari și, desigur, semne de viață extraterestră.

FAST nu a fost însă lipsit de controverse. Guvernul chinez a relocat 9.000 de persoane care locuiau într-o rază de 4,8 kilometri în jurul sitului telescopului. Locuitorilor li s-au acordat aproximativ 1.800 de dolari pentru a-i ajuta în eforturile lor de a găsi noi locuințe. Scopul mutării, potrivit oficialilor guvernamentali, a fost de a „crea un mediu de undă electromagnetică sănătos” pentru funcționarea telescopului.

China a aprobat recent și un alt telescop radio, chiar mai mare, a anunțat Academia Chineză de Științe în ianuarie 2018. Este programat să se deschidă în 2023.

9. Proiectul extra (Chile)

Cele trei telescoape ale sale pot fi mici comparativ cu unii dintre giganții din această listă, dar noul proiect francez ExTrA („Exoplanets in Transits and their Atmospheres”) ar putea fi totuși o mare descoperire în căutarea planetelor locuibile. Utilizează trei telescoape de 0,6 metri, situate la Observatorul La Silla al ESO din Chile, pentru a monitoriza regulat stele pitice roșii. Colectează lumina de la o stea țintă și de la patru stele de comparație, apoi transmit lumina prin fibre optice într-un spectrograf aproape infraroșu.

Aceasta este o abordare nouă, conform ESO, și ajută la corectarea efectului perturbator al atmosferei Pământului, precum și a erorilor de la instrumente sau detectoare. Telescoapele sunt menite să dezvăluie orice scădere ușoară a luminozității unei stele, ceea ce este un semn posibil că steaua este orbitată de o planetă. Se concentrează pe un tip specific de stea mică și strălucitoare cunoscută sub numele de pitică M, care sunt comune în Calea Lactee. Se așteaptă, de asemenea, ca sistemele de pitice M să fie habitate bune pentru planete de mărimea Pământului, notează ESO, și, prin urmare, locuri bune pentru a căuta lumi potențial locuibile.

Pe lângă căutare, telescoapele pot studia și proprietățile oricăror exoplanete pe care le găsesc, oferind detalii despre cum ar putea fi în atmosferă sau la suprafață. „Cu ExTrA, putem aborda și unele întrebări fundamentale despre planetele din galaxia noastră”, spune membrul echipei Jose-Manuel Almenara într-o declarație. „Sperăm să explorăm cât de comune sunt aceste planete, comportamentul sistemelor multi-planetare și tipurile de medii care duc la formarea lor.”