Dr Bajtlik, astrofizyk z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika w Warszawie i laureat konkursu "Popularyzator Nauki 2007", rozpoczął od krótkiego wspomnienia o człowieku, który wysunął ideę umieszczenia na orbicie okołoziemskiej dużego teleskopu optycznego, tzn. teleskopu, rejestrującego światło takie, jakie rejestrują również nasze oczy. Był to Lyman Spitzer, wybitny amerykański astrofizyk. Już w 1946 roku w memoriale przedstawionym amerykańskiemu Kongresowi postulował on zatwierdzenie takiego projektu.

"Proszę sobie wyobrazić: rok po wojnie strasznej, 10 lat przed umieszczeniem na orbicie pierwszego sztucznego satelity, kilkanaście lat przed wysłaniem człowieka w kosmos ten właśnie dżentelmen miał marzenie, które zostało spełnione po wielu, wielu latach" - podkreślał dr Bajtlik.

W 1962 r. Amerykańska Akademia Nauk zasugerowała rozwój w ramach lotów kosmicznych programu budowy dużego teleskopu optycznego. Trzy lata później Spitzer został mianowany przewodniczącym komisji, której celem było zdefiniowanie naukowych zadań tak dużego i kosztownego instrumentu.

Kosmiczny teleskop Hubble'a - jak można się dowiedzieć z filmu - został umieszczony na orbicie w 1990 r. Nadano mu imię Edwina Hubble'a - astronoma, który pracował w obserwatorium Mount Wilson, w pobliżu Los Angeles. Dokonał on jednego z największych odkryć w dziejach ludzkości. Odkrył, że wszechświat rozszerza się, że wszystkie galaktyki i skupiska miliardów gwiazd oddalają się od siebie - i to tym szybciej, im dalej się znajdują. Było to potwierdzenie przewidywań ogólnej teorii względności sformułowanej przez Einsteina. Einstein zresztą odwiedzał Hubble'a w jego obserwatorium.

ZNACZENIE OBSERWATORIUM NA ORBICIE

"Dlaczego umieszczać teleskop na orbicie okołoziemskiej? Przecież istnieje wiele obserwatoriów na Ziemi" - dr Bajtlik zachęcał słuchaczy do zastanowienia się nad motywami astronomów. Po czym podał powody uzasadniające działania naukowców.

Po pierwsze - z orbity można obserwować gwiazdy i niebo przez 24 godziny na dobę. Po drugie, ziemska atmosfera jest nieprzezroczysta dla większości rodzajów promieniowania elektromagnetycznego. Jedynie fale radiowe i światło widzialne dociera do powierzchni Ziemi. Pozostałe rodzaje promieniowania - ultrafioletowe, podczerwone, rentgenowskie, gamma - jest pochłaniane w znacznym stopniu lub całkowicie przez atmosferę.

"Kiedy patrzymy przez warstwę atmosfery, to patrzymy przez coś, co jest w nieustającej zmianie. Powietrze, wskutek zmian temperatur i ciśnień, ulega nieustannemu kotłowaniu. Powietrze zimne jest bardziej gęste, ciepłe - bardziej rzadkie, to powoduje, że promień świetlny biegnący przez turbulentne powietrze ulega odchyleniu" - tłumaczył astrofizyk.

Aby zobrazować tę właściwość pokazał uczestnikom wykładu krater księżycowy obserwowany przez teleskop z Ziemi. Wskutek ruchów powietrze obraz drgał i ulegał rozmyciu. Dlatego, jak wyjaśnił dr Bajtlik, odnosimy wrażenie, że gwiazdy mrugają.

Zdolność rozdzielcza teleskopu, a więc zdolność rozróżnienia dwóch punktów zależy od rozmiarów teleskopu i długości fali światła. Dla 2,5-m teleskopu na Ziemi najlepsza zdolność rozdzielcza to 1-2 sekundy łuku. Dla tego samego teleskopu umieszczonego w kosmosie ta zdolność dochodzi do 0,2 s. łuku. Jedna sekunda łuku to, jak porównał uczony, rozmiar dziesięciogroszówki oglądanej z odległości 3 km. Oznacza to niemal dziesięciokrotną poprawę rozdzielczości.

Poza tym, jak zauważył wykładowca, problemem jest również to, że atmosfera sama jest źródłem światła. Coraz większym problemem staje się także tzw. zanieczyszczenie światłem, szczególnie obszarach, gdzie technika jest bardziej rozwinięta stanowi to wielki problemem astronomów.

"Jak mówił mi mój japoński kolega astronom, z sondaży wynika, że ponad 90 proc. maturzystów w Tokio nigdy nie widziało Drogi Mlecznej. To kolejny powód, dla którego należy wynosić instrumenty astronomiczne w kosmos" - powiedział dr Bajtlik.

Jak dodał, pierwsze instrumenty astronomiczne były wynoszone w kosmos na pokładzie rakiet balistycznych. W latach 40. XX w. uzyskano zdjęcie Słońca w widmie ultrafioletowym. Już na początku lat 60. umieszczano na orbicie pierwsze nieduże teleskopy, potem większe obserwatorium.

"W bardzo biednych czasach, w latach 60., Polska wystrzeliwała obiekty w kosmos, to były rakiety meteorologiczne zbudowane całkowicie przez polskich inżynierów i wystrzelone z polskiego terytorium z poligonu koło Łeby. Te rakiety wylatywały na wysokość stu kilkudziesięciu kilometrów, a za umowną granicę pomiędzy atmosferą a kosmosem uznaje się 100 km" - zaznaczył popularyzator polskiej nauki.

MARZENIE SPEŁNIONE - CO DALEJ?

Jak tłumaczył, kosmiczny teleskop Hubble'a jest tak znakomitym urządzeniem, że można przy jego pomocy tworzyć niezwykłe obrazy, jakich nie da się utworzyć z powierzchni Ziemi. Kilka lat temu wycelowano go w puste miejsce na niebie, w którym nie było żadnej gwiazdy, żadnej galaktyki, żadnego znanego obiektu. Teleskop utrzymywano tak przez milion sekund. Milion sekund to kilkanaście dni i nocy. Utworzono w ten sposób obraz, który wielu nazywa najpiękniejszym obrazem stworzonym kiedykolwiek przez człowieka. Na zdjęciu widać kilkadziesiąt tysięcy plamek światła.

"Każda z nich - za wyjątkiem kilku - to nie jest gwiazda, ale galaktyka - skupisko kilkudziesięciu czy kilkuset miliardów gwiazd podobnych do Słońca. A ten fragment nieba jest naprawdę nieduży, jest kilkadziesiąt czy kilkaset razy mniejszy od powierzchni tarczy Księżyca w pełni" - porównywał dr Bajtlik.

Jak podkreślił uczony, astronomowie są nienasyceni i chcieliby widzieć więcej. Dlatego już teraz trwają prace nad budową kolejnego teleskopu, który zostanie następcą kosmicznego teleskopu Hubble'a. Będzie on nosił imię Jamesa Webba, a średnica czaszy jego zwierciadła wyniesie 6,5 m. Teleskop będzie przeznaczony do oglądania nieba w zakresie podczerwieni.

"Dlaczego akurat podczerwieni? Dlatego, że emisja promieniowania podczerwonego związana jest z bardzo wieloma interesującymi procesami. Przede wszystkim z procesami powstawania gwiazd, ale także powstawania planet. A poszukiwanie drugiej Ziemi jest jednym z najbardziej fascynujących projektów astronomicznych" - uzasadniał dr Bajtlik.

Dodał, że teleskop będzie tak duży, że żadna rakieta, ani promy kosmiczne, o ile takie będą, nie byłyby w stanie wynieść go w całości. Projekt zakłada, że urządzenie będzie w formie złożonej wyniesione do miejsca przeznaczenia i tam automatycznie rozwinie się tak, jak rozkłada się parasol. Jeszcze nigdy astronomowie przy pomocy tak wielkiego instrumentu nie oglądali nieba w podczerwieni.

Ziemia, Księżyc i Słońce są bardzo silnymi źródłami tego promieniowania. Dlatego nowy teleskop nie będzie krążył wokół Ziemi, ale zostanie umieszczony w punkcie odległym o półtora miliona kilometrów od Ziemi, skąd będzie nieustannie patrzył w głąb kosmosu (dla porównania odległość pomiędzy Słońcem a Ziemią wynosi 150 mln km). Własnością tego miejsca jest to, że umieszczony tu obiekt obiega słońce z takim samym okresem, jak Ziemia, czyli w ciągu roku. W tym miejscu zaparkowano już kilka obserwatoriów astronomicznych.

Dr Bajtlik przypomniał, że James Webb był drugim administratorem NASA i przewodził tej instytucji w czasie realizowania najważniejszych programów kosmicznych za czasów Kennedy'ego i Johnsona.

Jak ocenił naukowiec, w dziedzinie astronomii optycznej w zakresie widzialnym nastąpił tak duży przełom techniczny, że w tej chwili wielkie teleskopy budowane są na Ziemi. Istnieją już techniki, które pozwalają skompensować efekt drgań i uzyskiwać niezwykle ostre obrazy. Dzięki umieszczaniu instrumentów na Ziemi teleskopy mogą osiągać wielkie rozmiary.

Największy na świecie jest zespół czterech teleskopów Europejskiego Obserwatorium Południowego na pustyni Atakama w Chile. "W pobliżu tego miejsca w Andach, w Chile, znajduje się obserwatorium, gdzie działa polski teleskop należący do obserwatorium astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Wokół niego nasi koledzy umieszczają automatyczne, zdalnie sterowane instrumenty, pozwalające obserwować niezwykłe zjawiska na niebie" - dodał astrofizyk.

PAP - Nauka w Polsce, KOL

agt/bsz