Na liście życzeń astronomeros na następne dziesięć lat: dwa gigantyczne teleskopy i teleskop kosmiczny do poszukiwania życia poza Ziemią i świata nadającego się do zamieszkania.
Amerykańscy astronomowie wezwali w czwartek Stany Zjednoczone do inwestycji w nową generację „superdużych” teleskopów wartych miliardy dolarów. Teleskopy te będą większe niż jakiekolwiek teleskopy znajdujące się obecnie na Ziemi lub na orbicie kosmicznej.
Ta inwestycja będzie wymagała ratunku i połączenia wysiłków dwóch konkurencyjnych projektów, a mianowicie gigantycznego teleskopu Magellana i 30-metrowego teleskopu. Po ukończeniu czułość tych teleskopów z głównym kondensorem o średnicach 25 i 30 metrów będzie około 100 razy wyższa niż w przypadku jakiegokolwiek obecnie używanego teleskopu.
Umożliwią astronomom dogłębną obserwację jądra odległych galaktyk, gdzie wędrują ogromne czarne dziury i wyrzucają energię; badać tajemnice ciemnej materii i ciemnej energii; i badaj planety krążące wokół gwiazd innych niż Słońce. Być może, co ważniejsze, mogą postawić nowe pytania dotyczące natury wszechświata.
Ale astronomowie od lat próbują zebrać wystarczające środki, aby spełnić swoje marzenia. W nowej propozycji National Science Foundation przekaże 1,6 miliarda dolarów na ukończenie tych dwóch projektów, a następnie pomoże w ich prowadzeniu w ramach nowego projektu o nazwie US Very Large Telescope.
W czwartek astronomowie wezwali także NASA do rozpoczęcia nowej dużej misji obserwacyjnej i programu dojrzałości technologicznej, w ramach którego w ciągu najbliższych 20–30 lat opracowana zostanie seria statków kosmicznych do zastosowań astrofizycznych. Pierwszy z nich to teleskop optyczny większy od Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, który może wyszukiwać i badać planety ziemskie w pobliskim wszechświecie – prawdopodobnie nadającą się do zamieszkania „egzo-Ziemię”. Astronomowie twierdzą, że może tego dokonać jedynie NASA i zaznaczają, że może być gotowy w 2040 roku kosztem 11 miliardów dolarów.
Te dwie rekomendacje są najważniejsze w długo oczekiwanym 614-stronicowym raporcie „Discovery Pathways in Astronomy and Astrophysics in the 2020s” opublikowanym w czwartek przez Narodową Akademię Nauk, Akademię Inżynierską i Wydział Medyczny.
W ciągu ostatnich 70 lat, co 10 lat, akademia sponsorowała badanie społeczności astronomicznej w celu ustalenia priorytetów dla dużych obiektów na następną dekadę. Jak wszyscy wiemy, dziesięcioletnie śledztwo przyciągnęło uwagę Kongresu, NASA, Narodowej Fundacji Nauki i Departamentu Energii.
Tegoroczna praca to dział astronomii autorstwa Fiony A. Harrison z California Institute of Technology i Roberta C. Astronomy z University of Arizona i Texas A&M University. Do badania zgłoszono łącznie 860 białych ksiąg opisujących możliwe teleskopy, misje kosmiczne, które należy wystrzelić, eksperymenty lub obserwacje, które należy przeprowadzić, a także różnorodność zagadnień, którymi powinna się zająć społeczność astronomiczna.
Dr Harrison powiedział w wywiadzie, że ich komisja próbowała znaleźć równowagę między ambicjami a czasem i pieniędzmi wymaganymi do realizacji tych projektów. Na przykład zaproponowano kilka pomysłów dotyczących statku kosmicznego do eksploracji planet. Niektóre są za duże, inne za małe; wykonanie niektórych zajmuje stulecie. Zespół nie wybrał żadnego z nich, ale poprosił społeczność i NASA o wymyślenie pomysłu na teleskop kosmiczny o średnicy 6 metrów. (Zwierciadło główne Hubbleosa ma średnicę 2,4 metra.)
„To zasadniczo ambitne badanie” – dodała. „Tylko NASA i tylko Stany Zjednoczone mogą tego dokonać. Wierzymy, że możemy tego dokonać.”
Matt Mountain, prezes Association for University Astronomy Research (AURA), które prowadzi obserwatorium dla National Science Foundation, opisał w e-mailu dziesięcioletni raport jako „bardzo odważny”. „I nie wahali się przez dziesięciolecia formułować wizji, a tego właśnie potrzebowali i musieli podjąć”.
Dziesięcioletnie badanie zakończyło się sukcesem. Kosmiczny Teleskop Hubble'a i Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, które zostały wystrzelone w 1990 r. i nadal działają - zaprojektowane tak, aby umożliwiały obserwację początku czasu, a ich wystrzelenie zaplanowano na przyszły miesiąc - skorzystały z wysokich rankingów w poprzednim dziesięcioletnim badaniu .
Dlatego społeczności astronomiczne i astrofizyczne z niecierpliwością czekają na wyniki każdego nowego badania. „Komisja zawsze była bardzo poufna” – napisała Natalie Batalha, profesor na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz, w e-mailu w przeddzień publikacji raportu. Była na planecie Kepler należącej do NASA. Odegrał wiodącą rolę w zadaniu poszukiwawczym. „Szczerze mówiąc, nic nie słyszałem. Nie mogę się doczekać.”
W swoim czwartkowym raporcie uczelnia wymieniła trzy ogólne cele naukowe na następne dziesięć lat: poszukiwanie planet i życia nadającego się do zamieszkania; badanie czarnych dziur i gwiazd neutronowych, które są przyczyną najbardziej gwałtownych zjawisk w przyrodzie; i rozwój galaktyk. Wzrost i ewolucja.
W raporcie czytamy: „W ciągu najbliższych kilku dziesięcioleci ludzkość wkroczy na ścieżkę, która pozwoli ustalić, czy jesteśmy sami”. „Życie na Ziemi może być wynikiem wspólnego procesu lub może wymagać szeregu niezwykłych środowisk, w których jesteśmy jedyną istotą w galaktyce, a nawet we wszechświecie. Każda odpowiedź jest głęboka.”
Pomysł projektu Very Large Telescope jest ambitny, ponieważ obejmuje połączenie dwóch konkurencyjnych projektów teleskopów, a mianowicie 30-metrowego teleskopu planowanego na szczyt Mauna Kea na Hawajach lub na Wyspach Kanaryjskich w Hiszpanii oraz będącego w fazie realizacji gigantycznego teleskopu Magellana. W Chile.
Obydwa teleskopy to ogromna współpraca międzynarodowa i wymarzony produkt gromadzenia funduszy i rekrutacji partnerów w ciągu ostatnich dziesięciu lat. Objętość tych dwóch teleskopów jest około trzy razy większa od dowolnego teleskopu na Ziemi, a zdolność identyfikowania słabych i odległych gwiazd we wszechświecie jest 100 razy większa. Pracując razem, mogą rozwiązać głęboko zakorzenione pytania dotyczące wszechświata. Jednak żaden z projektów nie zebrał wystarczających funduszy – aby osiągnąć swoje cele, potrzeba było ponad 2 miliardy dolarów.
Jeśli tych teleskopów nie uda się zbudować, Europa przekaże swoje przywództwo w astronomii ziemskiej Europie, która buduje 39-metrowy teleskop na pustyni Chileos Atacama – Bardzo Duży Teleskop Europejski – który ma zacząć działać w 2027 roku. Niektórzy astronomowie porównują odwołanie projektu American Superconducting Supercollider z 1993 r., w ramach którego przyszłość fizyki cząstek elementarnych powierzono CERN i Wielkiemu Zderzaczowi Hadronów w Genewie.
Jeśli National Science Foundation zainwestuje w ukończenie tych dwóch teleskopów, uzyska dużą część czasu obserwacyjnego, który zostanie przydzielony amerykańskim astronomom.
Dr Harrison powiedział: „Te dwa teleskopy znajdują się na przeciwległych półkulach i mają zupełnie inną konstrukcję. Bardzo nadają się do uzupełniających badań wszechświata.” „Nie do pomyślenia jest wyobrażenie sobie, że Stanom Zjednoczonym nie uda się tego uzyskać”.
Czekają nas duże wyzwania. Gigantyczny zespół Magellana rozpoczął prace w Chile, ale postęp 30-metrowego teleskopu został zahamowany przez protesty i blokady ze strony rdzennych Hawajczyków i innych grup. Wyznaczono alternatywną lokalizację na La Palmie na Wyspach Kanaryjskich.
Biorąc pod uwagę obecny nacisk na infrastrukturę i stale rosnący budżet naukowy, astronomowie mają nadzieję, że gwiazdy dostosują się do ich śmiałej wizji. Jednak niepokoi ich historia przekroczeń kosztów. Najbardziej godnym uwagi jest Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Po latach opóźnień teleskop zostanie ostatecznie wystrzelony w grudniu, a jego ostateczna cena wyniesie 10 miliardów dolarów.
„Wszystko to owiane jest tajemnicą JWST – cały plan będzie opierał się na powodzeniu” – powiedział Michael Turner, kosmolog i weteran badań z dziesięcioletnim stażem, obecnie pracujący w Fundacji Kavli w Los Angeles. "Skrzyżowane palce."
Nigdy nie przegap zaćmień słońca, deszczu meteorytów, wystrzeleń rakiet ani żadnych innych wydarzeń astronomicznych i kosmicznych poza tym światem.
Czas publikacji: 15 listopada 2021 r
