Iskalka planetov

»Kultura astronomije v Sloveniji je na zelo visoki stopnji, veliko višji kot v Arizoni, kjer so se šolali moji otroci,« ugotavlja zaslužna profesorica Marija Strojnik, mednarodno priznana vodilna znanstvenica na področju infrardeče znanosti in tehnologije, infrardečega daljinskega zaznavanja in vida ter razvoja instrumentov z raziskovalnega inštituta za optiko v Leonu v Mehiki, ki je letošnja častna pokroviteljica Slovenskega festivala znanosti. Navdušena je tudi nad postavitvijo slovenskega teleskopa na južnem delu Atakame v oktobru; na tej čilski planoti stojijo največji observatoriji z najbolj izpopolnjenimi teleskopi na svetu.


 

Kako so v vesolje zrli včasih in kaj so vedeli o njem?

Prvi, ki je spoznal, da Zemlja ni središče vesolja, pač pa se vrti okoli Sonca, je bil Poljak Nikolaj Kopernik. Orbite planetov in mrke je opazoval s prostim očesom brez instrumentov. Prvi patent za teleskope pripada nizozemskemu optiku Hansu Lippersheyu, ki je s pomočjo delcev stekla dosegel trikratno povečavo. Italijanski fizik, matematik, astronom in filozof Galileo Galilei je uporabljal razmeroma dolg teleskop iz dveh leč; ena je zbirala žarke, druga jih je razpršila. V sedemnajstem stoletju ga je izboljšal in poenostavil angleški optik, fizik, astronom, matematik in filozof sir Isaac Newton, tako da je Galilejevi leči zamenjal z zrcaloma.

Kakšni so teleskopi danes?

Še danes uporabljamo isto obliko teleskopov. Vsi imajo zrcala, ker jih je lažje zgraditi. Gradimo tisočkrat, milijonkrat večje teleskope, kot je bil Newtonov. Ker na tradicionalni način ne moremo narediti kosa stekla z večjim premerom od 2,4 metra, kot ga ima teleskop Hubble, moramo uporabljati posebne nove tehnike. Za velik teleskop potrebujemo velik kos stekla, ki ga je težko narediti, ker mora iz peči z visoko temperaturo v istem času priteči vsa količina snovi in se v istem času tudi ohladiti. Ko so leta 1972 poskušali zgraditi zelo velik teleskop, so steklo pripravili v New Yorku, dokončati pa so ga nameravali v Arizoni, a se je pri dviganju z žerjavom zlomilo. Največji teleskop takšne vrste je tako Hubble.

Kasneje so na arizonski univerzi začeli izdelovati teleskope iz segmentiranih heksagonalnih delov. Začetki so bili neuspešni, saj segmentov niso znali pravilno poravnati. Potem se je eden od znanstvenikov domislil, kako iz majhnih delov stekla narediti steklo v parabolični obliki, in sicer tako, da pogrejemo koščke stekla in jih vrtimo pri določeni hitrosti. Po zaslugi tehnologije smo tako zelo spremenili obliko zrcal in leč, vendar pa v osnovi obstajata samo dva tipa teleskopa: s primarnim in sekundarnim zrcalom.

Leta 2021 nameravajo izstreliti naslednika teleskopa Hubble – teleskop Jamesa Webba, ki velja za najbolj zapletenega in izpopolnjenega, vesolje bo opazoval v infrardeči svetlobi, od Zemlje pa bo oddaljen štirikrat bolj kot Luna.

To je najnovejši teleskop, ki ga pripravljajo ZDA s pomočjo Evrope. Premer ima 17 metrov, sestavljen pa je iz 18. segmentov. Gradijo ga dvajset let, kar ni veliko, saj so morali v tem času razviti veliko novih tehnoloških rešitev. Če danes pravijo, da ga bodo izstrelili leta 2021, ga bodo verjetno leta 2023, zaradi denarja pa morajo obljubiti, da ga bodo prej.

Kam gre razvoj na področju teleskopov, kaj lahko pričakujemo v prihodnosti?​​​​​​​

Tu naj omenim svoje delo, ukvarjamo se namreč z novim konceptom teleskopa. Galilejev in Newtonov sta narejena iz dveh različnih zrcal, med katerima je določena razdalja. Utrnila se nam je zamisel, da bi lahko cel teleskop naredili iz enega samega kosa stekla, tako da obe površji približamo in ju napolnimo s steklom. Po zaslugi sodobnega računalništva lahko zgradimo boljše površine. Tako lahko naredimo kompakten instrument, ki ostane v pravem položaju brez človekovega posredovanja. Prednost tega teleskopa, o katerem smo januarja že objavili znanstveni članek, je, da ga je razmeroma lahko narediti, ima premer enega metra in ga lahko ulijemo, kar je zelo ekonomično. Mislim, da bo to prineslo revolucijo v izdelavi teleskopov. Niz takšnih teleskopov bi lahko v prihodnosti postavili na oddaljeno stran Lune. Čas bo pokazal, ali je dovolj dober in ali ga lahko uporabimo na tak način. Seveda pa se bodo teleskopi vedno razvijali, kakšen čudež tu in tam je zmeraj dobrodošel.

Razvijanje teleskopov je torej znanost sama po sebi?

Tako je. Ne moremo gledati v vesolje, če nimamo pravih instrumentov. Če hočemo, da se znanost razvija, se mora razvijati tudi znanost o instrumentih, s katerimi gledamo. Znanost ni samo delanje zrcal, ampak tudi spoznavanje, kako jih lahko uporabljamo in kako uporabljamo vso tehnologijo in informacije, ki jih dobimo. Po več stoletjih smo se naučili, kako gledati globoko v vesolje, več kot sto svetlobnih let daleč in nazaj v času. Razumeti, kako se je razvilo vesolje in kako se rojevajo novi sončni sistemi, je zahtevalo stoletja razvoja optike, fizike, elektronike in računalništva. Zdaj mislimo, da razumemo, kako se zgradi slika in kako iz nje pridobimo znanje o preteklosti kozmosa. Tudi vemo, da atmosfera spreminja tako barve svetlobe kot tudi smeri njenih žarkov.

Ali je o tem še veliko neodkritega?

V Newtonovih časih in še pred sto leti še nismo razumeli, kako se slika gradi na današnjih inštrumentih. Danes imamo intrumente, ki tvorijo slike, tako kot človeško oko. Obstajajo pa instrumenti, ki se imenujejo interferometri, na čilski planoti Atakama jih imamo celo skupino. Slike ne delajo istočasno, istočasno dobijo samo eno prostorsko frekvenco. Prostorska frekvenca pa je informacija, ki ti jo pove razdalja med dvema točkama. Imajo recimo 65 teleskopov, med vsakima dvema lahko pridobijo eno informacijo o prostorski spektrali. Iz tega dobijo neskončno število prostorskih frekvenc. Iz tega zgradijo sliko. Razvoj znanosti in tehnologije nas bo pripeljal do novih načinov, kako lahko razumemo grajenje slik. Gradimo tudi nove teorije in metode, kako lahko interpretiramo slike, ki jih dobimo.

Na čilski planoti Atakama, kjer stojijo veliki svetovni observatoriji in za katero velja, da so tam verjetno najboljše opazovalne razmere na svetu, ste obiskali dva velika observatorija. Kakšen vtise imate od tam?

Drži, na planoti, ki se dviga visoko nad morjem, smo obiskali dva velika observatorija. Zelo veliki teleskop (Very large Teleskop – VLT) stoji na manjši planoti Paranal na severu, na višini 3500 metrov, upravlja ga Evropski južni observatorij. Sestavljen je iz štirih glavnih teleskopov s premerom 8,2 metra in več pomožnih. Ti so razmeroma majhni in postavljeni na tirih, tako da znanstveniki lahko spreminjajo njihov položaj. Vsak teleskop ima svoje ime v jeziku tamkajšnjih Indijancev. Na planoti Chajnantor, tudi na severu Atakame, na višini 5000 metrov, pa je največji observatorij na svetu ALMA (Atacama Large Milimeter Array). Zgradile so ga Evropa, ZDA in Japonska. Sestavlja ga 66 teleskopov s premerom 12 metrov, ki s pomočjo računalniških algoritmov sestavijo slike zelo oddaljenih in mrzlih nebesnih teles. Občutljivi so na valovno dolžino okoli milimetra, to je dvatisočkrat daljšo od valovne dolžine svetlobe, ki jo vidimo ljudje.

Kaj lahko vidimo z današnjimi teleskopi?

Kar zadeva planete, lahko vidimo samo tiste v našem osončju, tiste oddaljene pa zaznamo prek gibanja zvezd. Obstaja veliko metod, ki dovoljujejo, da znanstveniki domnevajo, da je mogoče okoli neke zvezde kakšno drugo osončje. V observatoriju ALMA, ki je občutljiv na milimetrske valovne dolžine, so posneli samo eno sliko planeta zunaj našega osončja oziroma oblak prahu, ki se bo šele čez sto svetlobnih let oblikoval v planet. Upam, da se bo tehnologija v ALMI izboljšala in jo bomo lahko uporabili tudi za iskanje planetov. 

Znani ste kot iskalka planetov, raziskujete novo, originalno idejo odkrivanja planetov zunaj našega sončnega sistema, pri čemer uporabljate izboljšani optični instrument – interferometer, ki izpelje odvod po kotu, ki ga raziskovalec lahko nadzira z Zemlje. Lahko poveste kaj več o tem?

To je prvi koncept instrumenta, kjer lahko opazovalec spremeni en sam parameter v svojem laboratoriju in dobi pričakovane rezultate samo v primeru, da obstaja planet v vidnem polju. Ta vzročno povezan odnos planeta in kota je edini način za potrditev obstoja planeta. So še druge metode odkrivanja planetov, a so indirektne, ker povezava ni vzročna. Enako kot sončna pega nekoliko potemni Sonce, tudi planet naredi isto, ko potuje pred svojim soncem. Taka potemnitev torej kaže na potencialne planete. Moj instrument še ni tako daleč, kot je teleskop Jamesa Webba. V laboratoriju smo dokazali, da daje dobre rezultate s simulacijskim sončnim sistemom, zdaj pa ga moramo preveriti še na enem od ameriških observatorijev. To bomo naredili tako, da ga bomo usmerili proti že odkritim planetom. Če bo instrument uspešen v observatorijskih razmerah, ga bomo vključili v del velikega teleskopa. Projekt financirajo ZDA, operativen pa bo morda čez kakšnih trideset let, ne želim obljubljati, da bo prej.

Marija Strojnik na območju največjega observatorija na svetu ALMA, kjer je obvezno nositi kisik. Foto Osebni arhiv

Na jugu Atakame bodo na nadmorski višini 1560 metrov svoj observatorij oktobra postavili tudi Slovenci, in sicer v okviru nekomercialnega izobraževalnega projekta GoChile. Projekt sta v celoti zasnovala strokovna vodja prof. dr. Andreja Gomboc z Univerze v Novi Gorici in tehnični vodja Matej Mihelčič z astronomske revije Spike. Observatorij in vsa opazovalna oprema so popolnoma avtomatizirani in omogočajo enostavno upravljanje iz Slovenije. Kako to komentirate?

Čestitam Slovencem in obema vodjema, ki sta se lotila takšnega projekta. Dela v znanosti je vedno več, kot je znanstvenikov. Države, kot so Nemčija, Japonska, ZDA, hočejo biti najboljše, so pa tudi stvari, za katere ni treba, da si največji in najbogatejši. Tudi slovenski astronomi so zelo uspešni in svoje dosežke objavljajo v uglednih revijah. S svojim lastnim observatorijem bodo lahko izbirali svoje projekte in učili študente. Našli bodo svoje raziskovalno področje, za katero je ta teleskop najbolj primeren.

Tudi v Sloveniji imamo nekaj manjših observatorijev, veliko jih je v zasebni lasti, pa v lasti društev in šol, na spletni strani društva Temno nebo Slovenije jih je 20. Ali ste obiskali kakšnega?

Še ne, pa bi ga prav rada, ko bom dlje časa v Sloveniji. Čestitam vsem zasebnikom in šolam, ki jih imajo; ko sem hodila v šolo, nismo imeli šolskih teleskopov. Kot so dokazali, je tudi z majhnimi mogoče odkrivati nove stvari, kot so asteroidi in kometi in jim čestitam. Kultura astronomije v Sloveniji je na zelo visoki stopnji, veliko višje kot v Arizoni, kjer so se šolali moji otroci. Opažam pa, da v teh observatorijih velikokrat omenjajo težave zaradi svetlobne onesnaženosti, pri čemer predlagam boljšo besedno zvezo – svetlobni hrup. Predlagam jim, naj obiščejo ljudi, ki osvetljujejo bližnja poslopja in jim povedo, da bi radi opazovali nočno nebo in jih prosijo, naj v tem času ne svetijo. Ljudje ponavadi podpirajo znanstvena opazovanja, še posebno, če gre za vzgojo mladine. Teleskop nameravam kupiti tudi sama, vendar še ne vem, kje bi ga namestila, saj je težko najti primeren prostor z dobrimi opazovalnimi pogoji. Prav tako že delam načrte za popoln sončni mrk, ki bo čez pet let v Mehiki in ZDA.