Telescopul care ar putea dezvălui jumătatea lipsă a universului

Dacă ai văzut vreodată Calea Lactee în cerul nopții, probabil ai observat că arată ca o zonă noroasă. Acest lucru se datorează faptului că spre centrul galaxiei noastre, și al majorității galaxiilor, există cantități uriașe de praf care fac dificilă observarea a ceea ce se întâmplă.

Asta înseamnă că o mare parte din univers este ascunsă pentru noi, cu aproximativ jumătate din lumina provenind din galaxiile îngropate în acest praf. Cea mai bună modalitate de a vedea în interiorul acestor regiuni obscure este să folosim un telescop gigantic cu unde submilimetrice care detectează radiația între undele radio și infraroșu.

„Fără submilimetric, obținem o imagine foarte părtinitoare a ceea ce există acolo”, a spus Claudia Cicone, astrofizician la Universitatea din Oslo, Norvegia. „Ne lipsesc regiunile de spațiu care sunt cele mai obscure din cauza prafului.”

În ultimele decenii, telescoapele precum Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) din Chile ne-au permis să explorăm unele dintre aceste regiuni.

Acum astronomii doresc să meargă mai departe cu un nou proiect condus de Europa numit Atacama Large Aperture Submillimeter Telescope (AtLAST), un telescop de 50 de metri, mult mai mare decât orice telescop submilimetric construit anterior.

Lucrările inițiale de proiectare sunt realizate într-un proiect finanțat de UE numit AtLAST2, care se desfășoară până în 2028. Cercetători din Europa și din întreaga lume – Chile, Africa de Sud, Canada, Taiwan, Thailanda, Noua Zeelandă, Japonia și SUA – îmbunătățesc conceptul prin prototiparea tehnologiilor cheie și planificarea modului de a opera instalația cât mai sustenabil posibil.

Scopul este de a aduce acel univers noroios și ascuns în focus. „Cu facilitățile submilimetrice anterioare, observăm doar vârful aisbergului”, a spus Cicone, unul dintre liderii telescopului. Astronomii pot vedea astăzi doar o fracțiune din gazul rece și praful care formează galaxiile.

“

Ne lipsesc regiunile de spațiu care sunt cele mai obscure din cauza prafului.

„Cu AtLAST, vom răspunde la întrebarea unde se află tot gazul și praful din univers.”

AtLAST este conceput să se integreze într-o nouă generație de observatoare uriașe care vor remodela astronomia în anii 2040, după Telescopul Extrem de Mare din Europa, care se apropie de finalizare în Chile.

Fără un telescop submilimetric mare cu un singur reflector ca acesta, astronomii spun că va exista o lacună majoră în capacitatea noastră de a cartografia gazul rece și praful pe cer și de a corela ceea ce văd aceste alte facilități la diferite lungimi de undă.

Viziune panoramică

Antenele ALMA din Deșertul Atacama acționează ca un microscop, oferind vederi concentrate ale regiunilor prăfuite unde se formează stelele și planetele. Comparativ, AtLAST ar fi o cameră cu unghi larg, capabilă să facă un recensământ al locațiilor prăfuite din întregul univers.

„ALMA poate vedea doar o zonă de mii de ori mai mică decât suprafața Lunii pe cer în orice observație dată”, a spus Tony Mroczkowski, astronom la Institutul Științelor Spațiale din Spania și alt lider al AtLAST.

„ALMA este puternic, dar nu poți cartografia cerul cu un microscop. În comparație, AtLAST va imagina o zonă de până la 16 luni ca dimensiune cu fiecare observație, astfel încât putem cartografia universul cât mai bine posibil”, a glumit el.

Pentru a cartografia cerul la această scară, telescopul ar trebui să „se miște rapid pentru a cartografia înainte și înapoi”, a spus Mroczkowski. „Cu un câmp vizual uriaș, am crea o hartă destul de mare a cerului rapid.”

Echipa AtLAST2 folosește această fază de proiectare pentru a prototipa părți esențiale ale telescopului, de la optica și sistemele de control până la gestionarea datelor.

Construit pentru a dura

Reflectorul principal de 50 de metri al AtLAST ar fi proiectat cu panouri din aluminiu în oglindă și o structură masivă din oțel. În total, ar cântări aproximativ 4.400 de tone și ar include o oglindă secundară de 12 metri – ea însăși mai mare decât majoritatea telescoapelor – pentru a ajuta la livrarea câmpului său larg de vedere.

Ar fi situat lângă ALMA în Deșertul Atacama, unde atmosfera subțire și uscată la peste 5 km altitudine permite o vedere pristine asupra universului.

„Telescopul ar fi alimentat complet cu energii regenerabile, folosind o regenerare hibridă inovatoare și adaptată”, a spus Cicone. Pe măsură ce telescopul încetinește după mișcare, energia sa cinetică poate fi recuperată ca încărcare electrică, similar cu un automobil hibrid.

Pentru a opera un observator consumator de energie de clasă 50 de metri într-o locație îndepărtată și la altitudine mare fără combustibili fosili, proiectul testează combinații de energie solară, stocare energetică în baterii și hidrid metalic, precum și recuperarea energiei de frânare.

Cercetătorii plănuiesc să folosească energie cu emisii aproape zero pentru a produce oțelul și aluminiul. Speranța este că AtLAST2 va stabili un model pentru modul în care mari observatoare pot realiza știință ambițioasă fără a compromite obiectivele climatice ale Europei.

Mai multe țări vor fi implicate în proiect, inclusiv Japonia, care a considerat anterior construirea propriului reflector submilimetric de 50 de metri, Telescopul Submilimetric Mare (LST).

„Ne-am dat seama că ar trebui să unim forțele”, a spus Cicone.

Proiectul AtLAST2 își propune să transforme această cooperare mai strânsă într-o instalație concretă și comună, aducând împreună expertiza europeană și parteneri din întreaga lume.

Galaxii ascunse

Studiul AtLAST ar putea dezvălui gaz rece și praf care alimentează formarea stelelor, galaxii prăfuite care au fost anterior obscure și chiar componente nevăzute ale atmosferei Soarelui. „Putem studia atmosfera solară și variabilitatea erupțiilor solare cum nu s-a mai făcut până acum”, a spus Cicone.

Pentru galaxii, AtLAST ar privi în regiunile particulare prăfuite ale universului unde galaxiile sunt în prezent obscure. Astronomii pot detecta lumina din aceste regiuni, dar galaxiile individuale se estompează împreună, făcând imposibil să spunem câte sunt.

„Nu știi dacă lumina provine dintr-o galaxie, 10 galaxii sau 1.000 de galaxii”, a spus Cicone, referindu-se la ceea ce este cunoscut sub numele de limita confuziei. AtLAST va recupera aceste galaxii lipsă, a spus ea, având potențialul de a găsi până la 50 milioane în 1.000 de ore de observații.

“

Cu câmpul uriaș de vedere al AtLAST, am crea hărți mari ale cerului submilimetric extrem de repede.

Realizând acest lucru va ajuta astronomii să înțeleagă cum s-a evoluat universul pe parcursul timpului cosmic, ajutând la stabilirea expansiunii accelerate a universului datorită energiei întunecate și natura materiei întunecate – substanța invizibilă ale cărei gravitație modelează galaxiile.

Aceasta ar putea dezvălui mult din materia lipsă a universului, atât gazul fierbinte cât și cel rece care ar trebui să existe în jurul galaxiilor dar s-a dovedit greu de găsit folosind lungimi de undă tradiționale vizibile.

Prin identificarea moleculelor care ar putea fi blocurile fundamentale ale vieții, AtLAST ar putea ajuta astronomii să răspundă la întrebarea cum apare viața în univers și cum se dezvoltă și evoluează aceasta, a spus Mroczkowski.

Pentrând în nori moleculare și discuri de resturi – regiunile de gaz și praf din jurul stelelor tinere – ar oferi o mai bună înțelegere despre cum se formează stelele și planetele.

P poate cea mai mare descoperire științifică va veni din necunoscut – descoperiri neașteptate precum noi evenimente tranzitorii efemere care apar doar la lungimi de undă submilimetrice și pe care doar câmpul larg al AtLAST le poate revela. Ar putea exista mult timp pentru a găsi aceste mistere, cu AtLAST fiind proiectat să funcționeze timp de 50 de ani.

Scopul este să facem din acesta „nu doar un telescop temporar sau uzabil”, a spus Mroczkowski, ci unul cu o viață lungă și instrumentație actualizabilă care poate beneficia generațiile viitoare de astronomi.

Cercetarea din acest articol a fost finanțată prin Programul Horizon al UE. Opiniile intervievaților nu reflectă neaparat cele ale Comisiei Europene. Dacă ți-a plăcut acest articol, te rugăm să iei în considerare distribuirea lui pe rețelele sociale.