Veliko smo poročali o Hubblovih globokih poljih, čas je za teleskop Spitzer, specializiran za infrardečo svetlobo. Pretežen del pik niso zvezde, temveč galaksije. Tiste najbolj oddaljene so zelo blede in rdečkaste, obkrožene pa so z rdečo, sicer jih je zelo težko opaziti. Foto: NASA/JPL-Caltech/ESA/Spitzer/P. Oesch/S. De Barros/ I.Labbe
Foto: 15 let, 15 največjih odkritij vesoljskega teleskopa Spitzer

Vesolje v svojem "otroštvu" ni bilo prosojno in vakuumsko čisto, kot je danes. Bilo je motno, prežeto z meglo, ki je zastirala pogled blizu in daleč. Kar milijardo let je bilo treba, da se je koprena umaknila. Astronomi pa še danes iščejo krivca, dejavnik, ki je meglo razpihal in ustvaril vsemir, kot ga poznamo mi.

Nov vpogled v zgodbo je dal Nasin vesoljski teleskop Spitzer, ki je dodobra pregledal nekaj najstarejših znanih galaksij in ugotovil, da so te precej svetlejše od pričakovanj. Raziskava je objavljena v znanstveni publikaciji Monthy Notices of Royal Astronomical Society.

Vesoljski teleskop Spitzer deluje od leta 2003. Nahaja se 210 milijonov kilometrov stran od Zemlje, kar je tudi 1,5 razdalje med Zemljo in Soncem. Podoba je simbolična. Foto: Nasa

Skok v preteklost na rob obstoja

Obnovimo na hitro zgodovino zgodnjega vesolja, kot jo poznamo zdaj. Na začetku je bilo tako gosto in vroče, da od takrat nimamo niti enega samega, samcatega delca svetlobe. Šele po 380.000 letih se je prajuha delcev dovolj ohladila, da se fotoni niso več divje zaletavali v elektrone in proste protone, ki so švigali okoli, temveč so dobili možnost daljših nemotenih poletov po prostoru. Prevladujočim vodikovim jedrom so se pridružili elektroni in vesolje je postalo en velik oblak vodikovega plina, začinjenega s helijem in komaj omembe vrednim ščepcem nekaj težjih elementov.

Paradoksalno se je s tem začelo obdobje teme ali kozmični temni vek. Plin zares ne sveti; zvezde svetijo, toda takrat jih še ni bilo. Prvih nekaj sto milijonov let ni bilo nobenih očitnih virov svetlobe, nobenih zvezd, nobenih galaksij, ki bi svetlobo oddajale. Obstajal je le večinoma neioniziran hladen plin ter veliko, veliko temne snovi. In ne le to: čeprav se je najstarejša svetloba poprej že odbila, sta v t. i. temnem veku neionizirana vodik in helij še vedno tako gosto prepredala vesolje, da sta privzeto zastirala lep del svetlobe.

Kar okoli 200 milijonov let je bilo potrebnih, da se je plin ponekod dovolj zgostil in zasvetil pod pritiskom težnosti. Takrat so zasijale prve zvezde, posredni dokaz o obstoju prve generacije zvezd seže v 250 milijonov let po velikem poku. Takrat se je temni vek končal, začela se je kozmična zora. A dokaj krmežljavo, saj so bile zvezdice v primerjavi z velikostjo vesolja praktično nične, le komaj zaznavne luknje v neskončni megli atomskega vodika.

Umetnikova ponazoritev ene prvih galaksij vesolja, v kateri nastaja ogromno novih zvezd, ki tudi hitro umirajo. Oba procesa oddajata močno sevanje, zato je osvetljen tudi medzvezdni plin, galaksija pa je motna in brez jasne strukture. Foto: James Josephides (Swinburne Astronomy Productions)

Nekje 500 milijonov let po velikem poku se je zvezd in galaksij nabralo dovolj, da se je bitka z meglo začela zares. To je začetek obdobja reionizacije. Sveže nastajajoče zvezde, navadno gigantske in divje "goreče" gmote, so z ultravijoličnim sevanjem obstreljevale gost plin takrat še dokaj majhnega vesolja in ga razpihovale. Sevanje je z atomov odbijalo elektrone, ostala so električno nabita jedra ali ioni (zato reionizacija). Proces naj bi se končal 950 milijonov let po velikem poku, ko je vesolje postalo lepo prosojno.

Kaj je o tem povedal Spitzer

Vprašanje je, kdo je zares opravil večino dela. Prvi osumljenci so bile takratne zvezde velikanke, ki so "gorele" divje, kratko in burno; pa velike in svetle galaksije, ki so jih do zdaj sicer odkrili le nekaj. A preučevanja in modeli so pokazali, da ta dva dejavnika nista proizvedla niti približno dovolj dolgotrajnega sevanja, da bi zadostilo reionizaciji - zgolj pet odstotkov. Tudi kvazarji, središča galaksij, kjer v črno luknjo padajoča snov močno sveti, niso bili dovolj.

Dejanska fotografija galaksije pred 13,4 milijarde let, GN-z11, ali najstarejša stvar, kar smo jih kdaj koli videli. Foto: NASA, ESA, P. Oesch (Yale), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale), G. Illingworth (California, Santa Cruz)

"Gre za eno največjih odprtih vprašanj v kozmologiji," je dejala prva avtorica raziskave Stephane De Barros. "Zdaj vemo, da se je reionizacija zgodila, in mi smo z raziskavo priskrbeli namig, kako.

Vesoljski teleskop Spitzer so usmerili na dve zaplati neba, vanje je naprava strmela po 200 ur. S tem je ujela tudi svetlobo, ki je do nas potovala več kot 13 milijard let.

Tam so našli 135 zelo oddaljenih galaksij. Z analizo so ugotovili, da so še posebej svetle v dveh specifičnih valovnih dolžinah svetlobe, ki nastaneta, ko ionizirajoče sevanje deluje na vodik in kisik. Sklepali so, da tamkaj prevladujejo ogromne, zelo masivne in mlade zvezde, sestavljene iz obeh prej omenjenih plinov in s skoraj nič dodatka težjih elementov, ki jih lahko najdemo v sodobnih zvezdah. Te zvezde ne pripadajo prvi zvezdni populaciji sploh, saj se je ta porajala izključno iz helija in vodika. S tem je dobila znanost še eno meritev, s katero lahko preizkuša in umerja svoje teorije o reionizaciji.

Za zdaj kaže, da so v tem časovnem obdobju najtrše "delale" manjše, a zato številčnejše galaksije, ki so skupaj zmogle dovolj "vetra", da je koprena naposled izginila. Eno takšnih težko vidnih galaksij je s pomočjo Hubbla pred leti odkrila mednarodna raziskovalna skupina pod vodstvom slovenske astronominje Maruše Bradač.

Video: Računalniška simulacija obdobja reionizacije

Vsi čakajo Webba
Spitzerjeva raziskava je sicer bila izrecno izvedena v pričakovanju naslednjega velikega teleskopa James Webb. Iskali so zanj najprimernejše, zelo zanimive tarče, da ta ne bi izgubljal dragocenega opazovalnega časa. Spitzer ima majhno, komaj 85-centimetrsko zrcalo, medtem ko se bo Webb ponašal s kar šestimi metri in pol. Z njimi bo znanost poskušala neposredno zaznati prve zvezde sploh.

Zdaj pa k drugim svežim novicam iz vesolja.


VESOLJSKI TEDNIK

1. Jeff Bezos cilja na Luno

Bezosovi vesoljski načrti so upoštevanja vredni, ker jih lahko plačuje. Njegovo podjetje je vredno tisoč milijard dolarjev, sam pa je napovedal, da bo vsako leto, če bo treba, prodal za kakšno milijard dolarjev delnic in s tem financiral razvoj. Foto: EPA

V vesoljsko tekmo z velikimi topovi vstopa še en zasebnik: Jeff Bezos, ustanovitelj Amazona in tudi vesoljskega podjetja Blue Origin. Prvih 15 let obstoja zadnjega je bil tiho kot miš, od leta 2000 naprej o načrtih Blue Origina nismo slišali skoraj nič, leta 2015 je začel razkazovati manjšo raketo New Shepard in napovedal eno večjo, New Glenn, zmožno 45 ton v nižjo orbito Zemlje. A to so bile dokaj skopo odmerjene informacije, sploh v primerjavi z Naso ali SpaceX-om, ki informacije medijem dostavljata po tekočem traku.

Zdaj je Bezos prvič javno in celovito razgrnil svojo vizijo vesoljskega raziskovanja. Ta je precej ohlapna in zelo dolgoročna, a do neke mere sovpada z vizijo Elona Muska in podjetja SpaceX: večkratna uporabnost vesoljske opreme in izkoriščanje surovin v vesolju, vode na Mesecu, kovin iz asteroidov in postavljanje ogromnih vesoljskih postaj, kjer bi ljudje živeli, medtem ko bi imeli Zemljo bolj za počitniški vrt. To so zadeve, ki zadevajo več generacij in so precej v oblakih.

Blue Moon v razširjeni različici, ki po načrtih zmore 6,5 tone na površje meseca in ima na vrhu modul za vrnitev astronavtov v nebo. Foto: Blue Origin

Prava konkretnost predstavitve pa je lunarni pristajalni modul. Bezos je razkril, da Blue Origin že tri leta razvija napravo Blue Moon, sposobno na površje Meseca pretovoriti 3,6 tone, v razširjeni različici pa 6,5 tone. Poganja jo motor na tekoči vodik BE-7, ki bo svoj prvi ognjeni test opravil to poletje, je napovedal. Sposoben bo avtonomne navigacije, tudi s pomočjo umetne inteligence/strojnega učenja terena Meseca, samodejnega pristanka na do 15 stopinj naklona s pomočjo lidarja, je našteval Bezos. Pokazal je tudi prototip naprave, široke sedem metrov, ravno prav za konico prihajajoče rakete New Glenn.

Za predstavitev je izbral izjemen trenutek. Nasa mrzlično išče pot, kako izpolniti predsedniško usmeritev, da mora do leta 2024 vrniti človeka na Luno (kar je štiri leta hitreje od dozdajšnjih načrtov). V doglednem času razvit in primerno testiran pristajalni modul bi pri tem prišel zelo prav.

Elon Musk iz SpaceX-a je predstavitev pozdravil in sporočil, da konkurenca na koncu koristi vsem. Se je pa na Twitterju ponorčeval iz imena pristajalnika Blue Moon, vtisnjenega na ogromen okrogel rezervoar. Iz fotografije je izbrisal "moon" in dopisal "balls". "Blue balls" v angleščini pomeni stanje, ko moški že dolgo ni spolno občeval.

Video: Posnetek celotne predstavitve

2. Še en udarec za SpaceX

Crew Dragon in štiri padala, ki ga upočasnijo pred trkom. Posnetek je nastal prejšnji mesec, ko je Nasa prvič preizkusila kapsulo za polet na Mednarodno vesoljsko postajo in nazaj. Foto: SpaceX

Potem ko je SpaceX-ova kapsula za posadko Crew Dragon nedavno zatajila na preizkusu (neuradno naj bi prišlo do eksplozije), je ta teden prinesel še en udarec za podjetje. Testirali so padala Crew Dragona, natančneje scenarij, ko se eno izmed štirih padal ne odpre, preostala tri pa morajo zadostovati. Po poročanju medija Space.com niso. Kapsula je v tla priletela prehitro in se poškodovala. Zaplet je bil nepričakovan, saj je SpaceX padala do zdaj preizkusil kar 19-krat. A temu so pač namenjeni testi ‒ da se najde vse hibe, preden gre zares. Se pa zaradi tega utegne zamakniti prvi polet na ISS s posadko.

Še en aktualen podvig istega podjetja. Predvidoma čez štiri dni bo v nebo izstrelilo "ducate" satelitov v okviru projekta Starlink, kjer namerava ustvariti globalni satelitski internet, poroča SpaceNews. V orbiti ima zdaj dva prototipa, za privlačno komercialno storitev jih potrebuje 800, v načrtu pa skupno 12.000 satelitov. Razporediti jih nameravajo po različnih višinah med 340 in 550 kilometri višine. Kako bo "vdor informacij" z neba sprejela kitajska oblast in druge entitete, ki internet intenzivno cenzurirajo, še ni znano.

3. Evropa poskuša z Ariane 6

Foto: ArianeSpace

Konkurenčni pritisk SpaceX-a, pa precej poceni kitajskih raket Dolgi pohod, je precej pretresel vesoljsko industrijo. Najbolj so na udaru Rusi, ki so jim komercialne izstrelitve precej upadle, pa tudi evropski ArianeSpace čuti posledice. Položaj so predvideli in leta 2015 v razvoj poslali raketo nove generacije, Ariane 6. Z njo poskušajo znižati stroške proizvodnje in istočasno ohraniti visoko zanesljivost. Podjetje je zdaj uradno začelo proizvajati prvo "pošiljko" 14 raket, ki bodo predvidoma poletele med letoma 2021 in 2023, piše v sporočilu za javnost. Prvi, testni polet je predviden za prihodnje leto. Vzporedno bodo proizvedli še poslednjo peterico Ariane 5, ki se tako počasi poslavlja.

Podjetje cene Ariane 6 ne razkriva, medtem Reuters navaja poznavalce, ki predvidevajo račun 70 milijonov evrov na vzlet. To je še vedno več od SpaceX-ovega Falcona 9 (od 60 do 100 milijonov dolarjev), je pa obenem res, da so se Sokoli doslej izkazali za manj zanesljive. Ameriška vlada se je sicer pritožila Evropski komisiji, da ArianeSpace dobiva preveč državnega denarja in da tako izkrivlja konkurenco.

Ariane 6 bo prišel v dveh različicah. Prva bo opremljena z dvema dodatnima potisnikoma na trdo gorivo, ki jih uporablja že Vega C, in zmožna 10 ton v nižjo orbito. Močnejša različica bo imela štiri potisnike, ki bodo kapaciteto nadgradili na 21 ton, kar je primerljivo s Falconom. Podrobne informacije so na voljo tukaj (PDF).

4. Oblaki na Marsu

Nasina sonda InSight je na Marsu posnela gibanje oblakov. Ponuja tudi tamkajšnjo vremensko napoved, če koga zanima.

InSight je nepremičen pristajalnik, ki posluša marsovske potrese, da bi znanstveniki izvedeli kaj več o notranji strukturi planeta. Naprava sredi videa je seizmometer.