To jest Hubblecast!
Wiadomości i zdjęcia z, należącego do NASA/ESA, Teleskopu Kosmicznego Hubble'a.
Podróżując poprzez czas i przestrzeń z naszym gospodarzem doktorem J., znanym również jako dr Joe Liske.
Kiedy słuchacie swojego ulubionego utworu, wasze uszy odbierają bardzo szeroki zakres częstotliwości,
od najniższych pomruków basu do wibracji o najwyższym natężeniu.
Wyobraźcie sobie teraz, co by było gdyby wasze uszy były wrażliwie tylko na bardzo ograniczony zakres częstotliwości.
Ominęłoby was większość tego, co najlepsze!
Jednak to są zasadniczo sytuacje, z którymi zmagają się astronomowie.
Nasze oczy są wrażliwie tylko na bardzo wąski zakres częstotliwości światła:
światło widzialne.
Jesteśmy jednak zupełnie ślepi na inne formy promieniowania elektromagnetycznego.
Niemniej we Wszechświecie istnieje wiele obiektów, które emitują promieniowanie w innym zakresie elektromagnetycznego spektrum.
W latach trzydziestych XX w. odkryto na przykład, przez przypadek, że z głębin przestrzeni kosmicznej docierają do nas fale radiowe.
Niektóre z tych fal mają taką samą częstotliwość, jak wasza ulubiona stacja radiowa,
ale są znacznie słabsze i oczywiście nie ma czego słuchać.
Aby "dostroić się" do radia Wszechświata, potrzebujecie pewien specyficzny rodzaj odbiornika:
radioteleskop.
Dla wszystkich długości fal, oprócz najdłuższych, radioteleskop jest po prostu czaszą (talerzem).
Podobną postać ma, w większości przypadków, zwierciadło główne teleskopu optycznego.
Ponieważ jednak fale radiowe są znacznie dłuższe, niż fale światła w zakresie widzialnym,
powierzchnia czaszy nie musi być tak gładka, jak powierzchnia zwierciadła.
Właśnie z tego powodu znacznie łatwiej jest zbudować duży radioteleskop, niż duży teleskop optyczny.
W przypadku fal radiowych można również znacznie łatwiej zastosować interferometrię.
To znaczy zwiększyć poziom szczegółowości, poprzez połączenie światła pochodzącego z dwóch oddzielnych teleskopów,
tak jak gdyby stanowiły one część jednej, gigantycznej czaszy.
Przykładowo obserwatorium radioastronomiczne Very Large Array w Nowym Meksyku,
składa się z 27 oddzielnych anten, z których każda liczy 25 metrów średnicy.
Obecnie każda antena może być indywidualnie przemieszczana po określonym obszarze,
a w swojej najbardziej rozległej konfiguracji, wirtualny talerz imituje czaszę o średnicy 36 kilometrów.
Zatem, jak wygląda "radiowy" Wszechświat?
Cóż, zaczynając od początku, nasze Słońce świeci bardzo jasno w zakresie fal radiowych.
Podobnie jak centrum naszej galaktyki tj. Drogi Mlecznej.
To nie wszystko.
Pulsary są bardzo gęstymi pozostałościami gwiazd, które emitują fale radiowe tylko w postaci bardzo wąskiej wiązki.
Dodatkowo, wirują z prędkościami dochodzącymi do kilku tysięcy obrotów na sekundę.
W rezultacie, pulsar wygląda jak obracająca się radiowa latarnia morska.
Zatem to, co widzimy spoglądając w kierunku pulsarów, to bardzo regularne i szybkie sekwencje bardzo krótkich impulsów radiowych.
Stąd właśnie nazwa.
Źródło radiowe, znane jako Kasjopeja A jest w rzeczywistości pozostałością po supernowej, która eksplodowała w 17 wieku.
Centaur A, Cygnus A oraz Panna A są gigantycznymi galaktykami, które rozciągają się na szeroki zakres fal radiowych.
Każda galaktyka jest zasilana przez masywną czarną dziurę, która znajduje się w ich centrum.
Niektóre spośród tych radiowych galaktyk i kwazarów są tak potężne,
że ich sygnały mogą być wciąż wykrywane z odległości 10 miliardów lat świetlnych.
Istnieje także słaby, zajmujący pasmo o względnie krótkiej długości fal, szum radiowy, który wypełnia cały Wszechświat
i jest znany jako kosmiczne promieniowanie tła, stanowiące pozostałość Wielkiego Wybuchu.
Poświata gorących początków Wszechświata.
Każda część spektrum ma swoją własną historię.
W zakresie fal milimetrowych i submilimetrowych,
astronomowie badają kształtowanie się galaktyk we wczesnym Wszechświecie,
oraz pochodzenie gwiazd i planet w naszej Drodze Mlecznej.
Jednakże większość tego promieniowania jest blokowana przez parę wodną występującą w naszej atmosferze.
Aby zaobserwować fale tej długości, musicie udać się tam gdzie jest wysoko i sucho.
Na przykład na płaskowyż Chajnantor.
Ten surrealistyczny płaskowyż w północnej części Chile, usytuowany na wysokości pięciu kilometrów ponad poziomem morza, jest miejscem konstrukcji ALMA:
Atacama Large Millimeter Array.
Kiedy, w 2014 roku, budowa dobiegnie końca, ALMA będzie największym obserwatorium astronomicznym jakie kiedykolwiek zbudowano.
64 anteny, każda o masie 100, będą pracować wspólnie.
W celu zwiększenia szczegółowości uzyskiwanych obrazów, gigantyczne ciężarówki rozmieszą te anteny na obszarze tak dużym jak powierzchnia Londynu,
albo ustawią je bliżej, aby zapewnić szerszy kąt widzenia.
Każdy ruch będzie wykonywany z milimetrową precyzją.
Wiele obiektów we Wszechświecie świeci również w podczerwieni.
Promieniowanie podczerwone, odkryte przez William'a Herschel'a, jest często nazywane także “promieniowaniem cieplnym”,
ponieważ jest emitowane przez wszystkie względnie ciepłe obiekty, łącznie z ludźmi.
Możecie znać promieniowanie podczerwone lepiej, niż się wam wydaje,
ponieważ na Ziemi ten rodzaj promieniowania jest wykorzystywany przez noktowizory i kamery.
Aczkolwiek, aby wykryć blady podczerwony blask pochodzący od odległych obiektów,
astronomowie potrzebują bardzo czułych detektorów, schłodzonych do zaledwie kilku stopni powyżej absolutnego zera,
aby zredukować emisję własnego promieniowania cieplnego.
Dziś większość dużych optycznych teleskopów jest również wyposażonych w kamery podczerwone.
Pozwalają wam spojrzeć dokładnie przez obłok kosmicznego pyłu,
ukazując skryte wewnątrz, nowo narodzone gwiazdy, coś, czego nie sposób optycznie dostrzec.
Weźmy na przykład to zdjęcie optyczne, przedstawiające słynny gwiezdny żłobek w Mgławicy Oriona.
Spójrzcie jednak, jak inaczej wygląda widziany oczyma kamery działającej w podczerwieni!
Możliwość widzenia w podczerwieni jest również bardzo przydatna podczas badania najbardziej odległych galaktyk.
Nowo narodzone gwiazdy w młodej galaktyce świecą bardzo jasno w ultrafiolecie,
jednak to ultrafioletowe światło musi pokonać miliardy lat świetlnych poprzez rozszerzający się Wszechświat.
Ekspansja rozciąga fale świetlne tak, że kiedy docierają do nas,
ulegają przesunięciu do bliskiej podczerwieni.
Ten szykowny instrument to teleskop MAGIC usytuowany na wyspie La Palma.
Przeszukuje niebo w celu wyłapania kosmicznych promieni gamma, najbardziej energetycznej formy promieniowania występującej w przyrodzie.
Szczęśliwie dla nas, zabójcze promienie gamma są blokowane przez ziemską atmosferę,
ale zostawiają za sobą ślady, które badają astronomowie.
Otóż po uderzeniu w atmosferę, promienie gamma wytwarzają kaskady energetycznych cząsteczek,
które w następstwie emitują blady blask, widoczny przez MAGIC.
Oto Obserwatorium Pierre Auger w Argentynie.
Nie wygląda nawet jak teleskop.
Pierre Auger składa się z 1 600 detektorów rozmieszczonych na obszarze ponad 3 000 kilometrów kwadratowych.
Detektory wyłapują opadające cząsteczki promieni kosmicznych pochodzące z odległych supernowych i czarnych dziur.
A co z detektorami neutrino, budowanymi w głębokich kopalniach lub pod powierzchnią oceanu, albo w antarktycznym lodzie.
Czy moglibyście wymienić te teleskopy?
Dobrze, dlaczego nie?
Mimo wszystko obserwują one Wszechświat, nawet jeśli nie czerpią danych z elektromagnetycznego spektrum.
Neutrina są nieuchwytnymi cząsteczkami wytwarzanymi w Słońcu i eksplozjach supernowych.
Zostały nawet wytworzone podczas samego Wielkiego Wybuchu.
W przeciwieństwie do innych cząstek elementarnych, neutrina mogą przenikać materię, podróżować z prędkością bliską prędkości światła i nie posiadają ładunku elektrycznego.
Mimo iż mogą być trudne do zbadania, wszędzie jest ich pełno.
Co sekundę ponad 50 trylionów elektronowych neutrin, pochodzących od Słońca, przenika wasze ciała.
W końcu astronomowie i fizycy połączyli swe siły, aby zbudować detektory fal grawitacyjnych.
Tego rodzaju “teleskopy” nie obserwują promieniowania, ani nie wyłapują cząsteczek.
Mierzą natomiast drobne fale w złożonej strukturze czasoprzestrzeni –
koncepcji przewidywanej przez teorię względności Einsteina.
Za pomocą zadziwiającego wachlarza instrumentów, astronomowie otwarli pełne spektrum promieniowania elektromagnetycznego,
i odważyli się pójść jeszcze dalej.
Jednak niektórych obserwacji nie można, po prostu, wykonać z ziemi.
Odpowiedź?
Kosmiczne teleskopy. Tłumaczenie – Mirosław Wójcik.