Je še nekaj več od Einsteinove teorije

Zakonca Christine Jones Forman in Bill Forman sta življenje posvetila astrofiziki, natančneje rentgenski astronomiji. Zaposlena sta na centru za astrofiziko Harvard-Smithsonian, tesno pa sodelujeta tudi z odpravami Nase. S prvimi teleskopi, kot sta bila Uhuru in Einstein, in nato z naprednimi, kot je Chandra, sta razkrivala skrivnosti galaksij, supermasivnih črnih lukenj in temne snovi. Pred dnevi sta gostovala v Sloveniji na srečanju mreže Ceepus Astro.CE, ki ga je pripravila Univerza v Novi Gorici.



Proučevala sta tudi galaksijo M87, ki je nedavno postala »zvezda vesolja«, saj je kolaboracija Event Horizon Telescope fotografirala črno luknjo prav v njenem središču. »Tiskovno konferenco ob predstavitvi prve fotografije črne luknje sva poslušala na poti v službo. Vsekakor izjemen dosežek,« se strinjata Formanova.

Od črne luknje do temne energije

»Ampak z rentgenskimi teleskopi smo gledali črne luknje oziroma učinke, ki jih imajo na okolico, že pred dvajsetimi leti. Nisem bil presenečen, da je tam, osupnilo bi me, če je ne bi bilo. Zame fotografija črne luknje ni bila zelo čustven dogodek, vsekakor pa je bilo temno zaplato sredi galaksije prijetno tudi dejansko videti,« opiše Bill Forman.

Njegovo raziskovalno delo okoli galaksije M87 z rentgenskimi teleskopi je, pravi, bolj ali manj končano. »Rentgenska astronomija se je začela razvijati v 80. letih prejšnjega stoletja. Veliko galaksij in jat galaksij ima v središču zelo svetle izbruhe plina. Pričakovali smo, da se bo plin, viden na rentgenskih posnetkih, ohlajal in da bodo nastajale nove zvezde, a tega nismo našli. Nasin teleskop Chandra je nato razkril, da se plin ne ohlaja oziroma ga nekaj znova ogreva. Izkazalo se je, da gre za aktivnosti supermasivne črne luknje. Ta v vročem plinu ustvarja votline in plinu dovaja energijo. Na podlagi teh supersoničnih snopov in votlin v plinu smo mu lahko določili gostoto in temperaturo. Pri galaksiji M87 smo lahko to neposredno opazovali. Proučevali smo še druge galaksije in videti je, da ta proces deluje tudi v drugih podobnih sistemih,« na kratko povzame izsledke raziskav.

Po njegovem bodo prvi sliki črne luknje sledile čedalje boljše z več podrobnostmi in z njimi bodo še dodatno preizkušali zakonitosti splošne teorije relativnosti. O različnih teorijah o dogajanju, ko materija preide dogodkovno obzorje črne luknje, ki vodijo tudi v svet kvantne mehanike, noče ugibati, meni pa, da lahko znanstvenike še marsikaj preseneti. »Newtonovi zakoni so dolgo veljali, nato je prišla splošna teorija relativnosti. To preprosto moramo upoštevati. Če je ne bi, nam ne bi delovale GPS-naprave. Zelo pomembno je preizkušati Einsteinovo teorijo, je pa možno, da bomo naleteli na marsikaj nenavadnega, kot vedno, ko se odprejo nova vrata. Verjetno bomo nekega dne ugotovili, da obstaja nekaj več od Einsteinove teorije. Denimo, kaj ima z vsem tem temna energija,« poudari Forman.​



Vesolje varuje še mnogo skrivnosti. »Veliki uganki sta temna snov in temna energija. Zanimivo je vprašanje o širjenju vesolja. Ali obstaja sila, ki bi ga lahko ustavila? Trenutno je ni videti. Kakšen konec čaka to vesolje? Ali so tam zunaj morda še druga,« glavna vprašanja, na katera še nimamo odgovorov, naniza Christine Jones Forman. »Temna snov se v primerjavi s temno energijo ne zdi prav nič eksotična. Kljub podobnemu imenu sta si zelo različni, med njima ni vzajemnega sodelovanja, prav nič nista povezani,« razloži trenutne ugotovitve o izmuzljivi snovi, za katero pa so astronomi prepričani, da je tam. »Vemo, da je in kje je, ne vemo pa, kaj je.«



Vesolje je večinoma temno, morda bi bilo bolje reči nevidno. Navadne materije – to so zvezde, planeti in tudi mi – je za vsega pet odstotkov, preostalo sta temna snov (26 odstotkov) in temna energija (69 odstotkov). Prva sta o temni snovi začela govoriti Fritz Zwicky in Vera Rubin, ki sta na podlagi gibanja galaksij v jatah in zvezd v galaksijah ugotovila, da mora obstajati še neka nevidna snov, da jate in galaksije ostanejo pod vplivom gravitacijskih sil celotne, da posameznih delov ne odnese iz njih. Toda temna snov z navadno ali s svetlobo ne reagira. Z rentgensko astronomijo danes lahko proučujejo učinke, ki jih ima ta snov na okolico.

Še bolj nenavadna je temna energija, ki povzroča pospešeno širjenje vesolja. »Z opazovanji smo odkrili, da je ponekod več temne snovi v središču galaksij ali jat kot zunaj njih. Temna snov ima sama po sebi gravitacijsko silo, temna energija pa se obnaša zelo drugače od snovi, saj ne izkusi gravitacijske sile, ne sesede se na enak način,« pojasnjuje Forman.



Temna snov je kljub napredni tehnologiji še neulovljiva. »Kdor jo bo razkril, si bo gotovo zaslužili Nobelovo nagrado,« se zasmeje Christine Jones Forman. Njen mož nadaljuje: »Povsod je, tudi na Zemlji. Vendar je res zelo zelo nenavadna snov. Nočem uporabiti besede nemogoče, ampak gre za zares težko izsledljiv delec.« Znanstveniki se nagibajo k mnenju, da so to šibko interagirajoči masivni delci, po angleški kratici imenovani delci WIMPS, aksioni, nevtrini … Večina teh delcev, kot menijo, izvira iz zgodnjega vesolja.

Romantika nekdanjega raziskovanja

Z napredno tehnologijo vidimo vse globlje v vesolje. Zdi se, da z modernimi sateliti in teleskopi astronomija postaja vse bolj vznemirljiva. Formanova se ne strinjata povsem. »Začela sem delati še kot dodiplomska študentka, Bill pa je ravno diplomiral. Tako sva delala že z rentgenskim teleskopom Uhuru. To je bil zelo preprost satelit, leta 1970 so ga izstrelili z italijanskega vzletišča ob kenijski obali. Uhuru v svahiliju pomeni svoboda. Teleskop je odkril stvari, na katere nismo niti pomislili, čeprav so bili podatki v primerjavi z današnjimi zelo skopi. Teleskop je razblinil prepričanje, da so jate galaksij stare in zaključene ter da se ne spreminjajo. Nato je vzletel še observatorij Einstein (HEAO 2).«

»Vsaka misija je prinesla nekaj novega. Vsakič, ko nekaj vidimo ali odkrijemo prvič, je vznemirljivo. Menim, da je treba zdaj vložiti precej več truda, da najdemo nekaj, kar je navdušujoče za širšo javnost,« nadaljuje Forman.

Astronomija kot vzor sodelovanja

Kako pa je delati za harvardsko univerzo in Naso? Po besedah Billa Formana tekmovalno, ker si raziskovalci želijo prvi odkriti nekaj novega. Toda v astronomiji je kljub temu veliko sodelovanja in deljenja, morda več kot v drugih znanostih. »Skoraj pri vseh vesoljskih odpravah je večina podatkov po letu dni na voljo vsem. Tudi vam. K sreči je astronomija precej drugačna od biotehnologije, kjer patente skrivajo. Pri nas ni nihče v prednosti, če delo ohranjamo zase. Prav tako bo v astronomiji težko kdo obogatel. Lahko odkrijete še tako nenavadno stvar v vesolju, s tem ne boste zaslužili niti centa. Drugod pa se vrtijo tudi zelo visoki zneski.«



Prav zato ga nekoliko moti tekmovalnost pri vnovičnem osvajanju Lune. »Astronomija je sodelovalna znanost. Chandro je zgradila Nasa, a ji je pomagala Evropa, in podobno. Nisem prepričan, da je ideja potovanja na Luno tako vključujoča. Po vsem sodeč gre bolj za to, da morajo biti Američani pred Kitajci. Upam, da nam bo uspelo sodelovati.«

ZDA s predsednikom Donaldom Trumpom na čelu si leta 2024 znova želijo stopiti na našo vesoljsko sopotnico. Letos mineva 50 let, odkar se je to zgodilo prvič. Takrat smo še sanjali, da bomo kmalu na Marsu, a želje se še kar niso uresničile. »Stopiti na Luno je bil takrat neverjeten tehnološki dosežek. Na Luni bi lahko zgradili veliko observatorijev, saj nima atmosfere oziroma je ima zelo malo. Ampak to je neprijazno okolje. So načini, kako do istih učinkov pridemo brez tveganja za človeška življenja. Gotovo bi bila javnost navdušena, če bi človek spet stopil na Luno, toda z vidika raziskovanja morda obstajajo bolj praktične rešitve,« pravi Christine Jones Forman. Vesolje je nevaren kraj in nihče si ne želi novih smrtnih žrtev, ki jih je vesoljski program v preteklosti že zahteval.