Rusko-nemški teleskop s širokim pogledom (VIDEO)
Spektr RG: Ideja o ruskem rentgenskem teleskopu je stara že več kot 30 let, a prvotni projekt je propadel po razpadu Sovjetske zveze. Nato so pred dobrim desetletjem v zgodbo stopili Nemci.
Odpri galerijo
Okoli 810 kilogramov težko eRosito sestavlja sedem enakih teleskopov s po 54 cilindričnimi zrcali. FOTO: S. Friedrich/MPE
Na raketi proton bodo v prihodnjih dneh iz Bajkonurja izstrelili nemško-ruski teleskop Spektr RG (Spectrum + Röntgen + Gamma ali SRG). Ta še zdaleč ni prvi vesoljski teleskop, občutljiv za rentgensko svetlobo, ki astronomom omogoča vpogled v sicer nevidno vesolje, bo pa prvi, ki bo v dobrega pol leta v tem spektru ustvaril zemljevid celotnega neba.
Izstrelitev bi morala potekati danes popoldne, a so jo zaradi zaradi težav z raketo prestavili, in sicer možni datumi za izstrelitev so jutri ali 12. oziroma 13. julij, so sporočili z nemškega inštituta Maxa Plancka.
»Glavni cilj odprave je opraviti pregled celotnega neba v rentgenski svetlobi. S temi podatki bomo lahko preučevali največje strukture v vesolju in največje energijske dogodke v galaksiji. Z izjemno občutljivim instrumentom eRosita bomo mapirali okoli sto tisoč jat galaksij, ki so največji in najbolj masivni vesoljski sistemi. Ti velikani vsebujejo zelo vroč, a razpršen plin, ki v tem spektru oddaja bleščečo svetlobo. S štetjem jat, ki se v različnih obdobjih preoblikujejo, bomo bolje spoznali naravo skrivnostne temne energije, ki poganja pospešeno širjenje vesolja,« je za Delo razložil Andrea Merloni, znanstvenik z nemškega inštituta Maxa Plancka za astrofiziko v Garchingu. Znanstveniki še menijo, da bodo zaznali tudi okoli tri milijone supermasivnih črnih lukenj – številne bodo opazili sploh prvič.
Za Rusijo je teleskop eden ključnih programov raziskovanja vesolja v zadnjem desetletju, ki bo dal nov zagon njihovi astrofiziki, kjer so se morali spoprijeti z globokimi rezi v financiranje. Rentgenski teleskop so predlagali pred več kot 30 leti kot del sovjetskih velikopoteznih načrtov, ki so se postavljali ob bok ameriško-evropskim vesoljskim teleskopom, kot je Hubble. Nato pa je bil teleskop ena od žrtev varčevalnih ukrepov v posovjetskem vesoljskem programu.
Ruski astrofizik Rašid Sunjajev, zdaj zaposlen na omenjenem nemškem inštitutu, je bil eden od idejnih vodij prvotnega programa. V projekt šesttonskega satelita s šestimi instrumenti je bilo vpetih dvajset inštitutov iz 12 držav, tudi iz ZDA. Toda po razpadu Sovjetske zveze je ruska vesoljska agencija Roskozmos komaj vzdrževala takratno vesoljsko postajo Mir in vlagala denar v nastajajočo Mednarodno vesoljsko postajo (MVP). »Rekli so nam, da je vesoljsko plovilo preširoko zastavljeno za Rusijo. In je umrlo,« je za znanstveno revijo Science povedal Sunjajev.
Nato so idejo leta 2003 obudili; najprej so sicer nameravali manjši, v Veliki Britaniji izdelani rentgenski teleskop Rosita poslati na MVP, a jim je načrte prekrižal vse bolj šepajoči program Nasinih raketoplanov, ki so ga sklenili leta 2011. Leta 2007 sta nemška in ruska vesoljska agencija odobrili skupen projekt 500 milijonov dolarjev vrednega opazovalca neba in mu dali nov znanstveni cilj: razložiti največje skrivnosti vesolja.
Jate galaksij so največje gravitacijsko vezane združbe v vesolju, v katerih je od nekaj deset do tisoč galaksij. Vežeta jih plin in temna snov. V vesolju igra veliko vlogo tudi temna energija, ki žene njegovo pospešeno širjenje. Znanstveniki so prepričani, da o njej lahko največ izvejo ravno iz opazovanja jat, katerih plin je najlepše viden v rentgenskem spektru svetlobe.
Tako so se nemški in ruski inženirji znašli pred nalogo, da Rosito nadgradijo, da bo lahko spremljala več kot deset tisoč jat. Na inštitutu Maxa Plancka in vesoljskem centru DLR so začeli razvijati 810 kilogramov težko napravo eRosita – izjemno občutljiv instrument, sestavljen iz sedmih enakih teleskopov s po 54 cilindričnimi zrcali. Zahtevno nemško tehnologijo dopolnjuje ruska s 350 kilogramov težkim teleskopom ART-XC.
»Večji teleskop eRosita je zelo občutljiv za žarke z malo fotonske energije, tako imenovane mehke rentgenske žarke, ART-XC pa na trde rentgenske žarke, to je tiste z veliko fotonsko energijo. Z obema bomo lahko pogledali zelo globoko v vesolje v zelo velikem razponu elektromagnetnega spektra z energijami od 0,3 do 30 kiloelektronvoltov (keV),« je pojasnil Merloni. Trdi rentgenski žarki so še posebej uporabni pri opazovanju supermasivnih črnih lukenj v središčih galaksij, saj prebadajo oblake plina in prahu. Teleskop, čeprav ima v imenu »gamma«, ne bo zaznaval sevanja gama.
Animacija delovanja novega teleskopa:
Kljub le dvema znanstvenima instrumentoma upajo na revolucionarne podatke. »Če ga primerjamo s prejšnjimi rentgenskimi teleskopi, kot sta Nasina Chandra in Esin XMM Newton, eRosita izstopa z izredno širokim vidnim poljem. Pri prikazovanju velikih območij neba pri dani globini bo kar 50-krat močnejša od Chandre. Po drugi strani pa bo ART-XC sposoben zajemati slike neba v večjem energijskem razponu kot sedanji rentgenski teleskopi, razen v primerjavi z Nasinim Nustarom, ki ima občutljivost v podobnem energijskem območju,« je še povedal Merloni.
V štirih letih v sedeminpolletni misiji bo Spektr RG mapiral celotno nebo osemkrat, da bodo raziskovalci lahko poiskali spremembe. Tako bodo na primer lahko videli, če bo območje okoli črne luknje v nekem trenutku zelo zasvetilo, kar bi pomenilo, da »žre« okoliško snov. ART-XC bo morda lahko posnel, kako se ti masivni objekti pojavljajo in izginjajo iz leta v leto, in tako znanstvenikom ponudil vpogled v to, kako črne luknje »presnavljajo« snov. Kot je za revijo Nature dejal Sunjajev, pričakujejo, da bodo v štirih letih videli več tisoč takšnih dogodkov. Do konca odprave bo nato satelit opazoval posamezne objekte.
Satelit bo tri mesece po izstrelitvi dosegel končno orbito, to je druga Lagrangeeva točka v sistemu Sonce–Zemlja, ki je primerna za vesoljske observatorije in kjer bo utirjen tudi Nasin novi teleskop James Webb. V tem območju, od planeta oddaljenem poldrugi milijon kilometrov, je manj motečih dejavnikov kot v zemeljskih orbitah, ker pa tam ni več zaščitnega magnetnega polja, so se morali inženirji toliko bolj potruditi pri zaščiti elektronike pred nevarnim sončnim sevanjem.
Izstrelitev bi morala potekati danes popoldne, a so jo zaradi zaradi težav z raketo prestavili, in sicer možni datumi za izstrelitev so jutri ali 12. oziroma 13. julij, so sporočili z nemškega inštituta Maxa Plancka.
»Glavni cilj odprave je opraviti pregled celotnega neba v rentgenski svetlobi. S temi podatki bomo lahko preučevali največje strukture v vesolju in največje energijske dogodke v galaksiji. Z izjemno občutljivim instrumentom eRosita bomo mapirali okoli sto tisoč jat galaksij, ki so največji in najbolj masivni vesoljski sistemi. Ti velikani vsebujejo zelo vroč, a razpršen plin, ki v tem spektru oddaja bleščečo svetlobo. S štetjem jat, ki se v različnih obdobjih preoblikujejo, bomo bolje spoznali naravo skrivnostne temne energije, ki poganja pospešeno širjenje vesolja,« je za Delo razložil Andrea Merloni, znanstvenik z nemškega inštituta Maxa Plancka za astrofiziko v Garchingu. Znanstveniki še menijo, da bodo zaznali tudi okoli tri milijone supermasivnih črnih lukenj – številne bodo opazili sploh prvič.
Projekt desetletja
Za Rusijo je teleskop eden ključnih programov raziskovanja vesolja v zadnjem desetletju, ki bo dal nov zagon njihovi astrofiziki, kjer so se morali spoprijeti z globokimi rezi v financiranje. Rentgenski teleskop so predlagali pred več kot 30 leti kot del sovjetskih velikopoteznih načrtov, ki so se postavljali ob bok ameriško-evropskim vesoljskim teleskopom, kot je Hubble. Nato pa je bil teleskop ena od žrtev varčevalnih ukrepov v posovjetskem vesoljskem programu.
Ruski astrofizik Rašid Sunjajev, zdaj zaposlen na omenjenem nemškem inštitutu, je bil eden od idejnih vodij prvotnega programa. V projekt šesttonskega satelita s šestimi instrumenti je bilo vpetih dvajset inštitutov iz 12 držav, tudi iz ZDA. Toda po razpadu Sovjetske zveze je ruska vesoljska agencija Roskozmos komaj vzdrževala takratno vesoljsko postajo Mir in vlagala denar v nastajajočo Mednarodno vesoljsko postajo (MVP). »Rekli so nam, da je vesoljsko plovilo preširoko zastavljeno za Rusijo. In je umrlo,« je za znanstveno revijo Science povedal Sunjajev.
Nato so idejo leta 2003 obudili; najprej so sicer nameravali manjši, v Veliki Britaniji izdelani rentgenski teleskop Rosita poslati na MVP, a jim je načrte prekrižal vse bolj šepajoči program Nasinih raketoplanov, ki so ga sklenili leta 2011. Leta 2007 sta nemška in ruska vesoljska agencija odobrili skupen projekt 500 milijonov dolarjev vrednega opazovalca neba in mu dali nov znanstveni cilj: razložiti največje skrivnosti vesolja.
Satelit z dvema instrumentoma. Foto Roskozmos
Nemški in ruski teleskop
Jate galaksij so največje gravitacijsko vezane združbe v vesolju, v katerih je od nekaj deset do tisoč galaksij. Vežeta jih plin in temna snov. V vesolju igra veliko vlogo tudi temna energija, ki žene njegovo pospešeno širjenje. Znanstveniki so prepričani, da o njej lahko največ izvejo ravno iz opazovanja jat, katerih plin je najlepše viden v rentgenskem spektru svetlobe.
Tako so se nemški in ruski inženirji znašli pred nalogo, da Rosito nadgradijo, da bo lahko spremljala več kot deset tisoč jat. Na inštitutu Maxa Plancka in vesoljskem centru DLR so začeli razvijati 810 kilogramov težko napravo eRosita – izjemno občutljiv instrument, sestavljen iz sedmih enakih teleskopov s po 54 cilindričnimi zrcali. Zahtevno nemško tehnologijo dopolnjuje ruska s 350 kilogramov težkim teleskopom ART-XC.
Ilustracija satelita v vesolju. Foto Roskozmos
»Večji teleskop eRosita je zelo občutljiv za žarke z malo fotonske energije, tako imenovane mehke rentgenske žarke, ART-XC pa na trde rentgenske žarke, to je tiste z veliko fotonsko energijo. Z obema bomo lahko pogledali zelo globoko v vesolje v zelo velikem razponu elektromagnetnega spektra z energijami od 0,3 do 30 kiloelektronvoltov (keV),« je pojasnil Merloni. Trdi rentgenski žarki so še posebej uporabni pri opazovanju supermasivnih črnih lukenj v središčih galaksij, saj prebadajo oblake plina in prahu. Teleskop, čeprav ima v imenu »gamma«, ne bo zaznaval sevanja gama.
Animacija delovanja novega teleskopa:
Širok pogled
Kljub le dvema znanstvenima instrumentoma upajo na revolucionarne podatke. »Če ga primerjamo s prejšnjimi rentgenskimi teleskopi, kot sta Nasina Chandra in Esin XMM Newton, eRosita izstopa z izredno širokim vidnim poljem. Pri prikazovanju velikih območij neba pri dani globini bo kar 50-krat močnejša od Chandre. Po drugi strani pa bo ART-XC sposoben zajemati slike neba v večjem energijskem razponu kot sedanji rentgenski teleskopi, razen v primerjavi z Nasinim Nustarom, ki ima občutljivost v podobnem energijskem območju,« je še povedal Merloni.
Satelit bo tri mesece po izstrelitvi dosegel končno orbito, drugo Lagrangeevo točko, kjer bo ostal ves čas poravnan z Zemljo in Soncem. FOTO: Roskozmos
V štirih letih v sedeminpolletni misiji bo Spektr RG mapiral celotno nebo osemkrat, da bodo raziskovalci lahko poiskali spremembe. Tako bodo na primer lahko videli, če bo območje okoli črne luknje v nekem trenutku zelo zasvetilo, kar bi pomenilo, da »žre« okoliško snov. ART-XC bo morda lahko posnel, kako se ti masivni objekti pojavljajo in izginjajo iz leta v leto, in tako znanstvenikom ponudil vpogled v to, kako črne luknje »presnavljajo« snov. Kot je za revijo Nature dejal Sunjajev, pričakujejo, da bodo v štirih letih videli več tisoč takšnih dogodkov. Do konca odprave bo nato satelit opazoval posamezne objekte.
Satelit bo tri mesece po izstrelitvi dosegel končno orbito, to je druga Lagrangeeva točka v sistemu Sonce–Zemlja, ki je primerna za vesoljske observatorije in kjer bo utirjen tudi Nasin novi teleskop James Webb. V tem območju, od planeta oddaljenem poldrugi milijon kilometrov, je manj motečih dejavnikov kot v zemeljskih orbitah, ker pa tam ni več zaščitnega magnetnega polja, so se morali inženirji toliko bolj potruditi pri zaščiti elektronike pred nevarnim sončnim sevanjem.
Ruski program po kapljicah
Po vseh težavah in zastojih je Spektr RG končno pripravljen. Rusi nestrpno pričakujejo izstrelitev, saj so zadnji pomembnejši znanstveni satelit v orbito poslali leta 2011; to je bil radijski satelit Spektr R, ki pa ga po lanski okvari niso več mogli obuditi. Nato se bo za ruske znanstvenike, kot pišejo v reviji Science, znova začelo čakanje na nove satelitske odprave. Satelit z ultravijoličnim opazovalnim spektrom Spektr UV in milimetrskovalovni radijski teleskop Spektr M namreč ubirata podobno zgodbo. Spektr UV je po besedah Sunjajeva komaj preživel, saj so se po ruski priključitvi Krima iz projekta umaknili ključni ukrajinski partnerji, nato še nemški. Morda bo vendarle nared za izstrelitev leta 2025. Financiranje za Spektr M ni zagotovljeno. Med večjimi projekti, ki jih trenutno vodi Roskozmos, je sicer rover ExoMars, ki ga izdelujejo skupaj z Eso, Rusi pa si, kot smo na straneh Znanosti pisali pred tednom dni, želijo tudi na Luno.
Po vseh težavah in zastojih je Spektr RG končno pripravljen. Rusi nestrpno pričakujejo izstrelitev, saj so zadnji pomembnejši znanstveni satelit v orbito poslali leta 2011; to je bil radijski satelit Spektr R, ki pa ga po lanski okvari niso več mogli obuditi. Nato se bo za ruske znanstvenike, kot pišejo v reviji Science, znova začelo čakanje na nove satelitske odprave. Satelit z ultravijoličnim opazovalnim spektrom Spektr UV in milimetrskovalovni radijski teleskop Spektr M namreč ubirata podobno zgodbo. Spektr UV je po besedah Sunjajeva komaj preživel, saj so se po ruski priključitvi Krima iz projekta umaknili ključni ukrajinski partnerji, nato še nemški. Morda bo vendarle nared za izstrelitev leta 2025. Financiranje za Spektr M ni zagotovljeno. Med večjimi projekti, ki jih trenutno vodi Roskozmos, je sicer rover ExoMars, ki ga izdelujejo skupaj z Eso, Rusi pa si, kot smo na straneh Znanosti pisali pred tednom dni, želijo tudi na Luno.
