Podsłuchiwanie wszechświata na antypodach

OD NASZEGO KORESPONDENTA Z AUSTRALII

KANGUR nagle podnosi głowę i strzygąc długimi uszami, szuka źródła ledwie słyszalnego dźwięku. Dochodzi on z zespołu anten radioteleskopów, które wolno suną po szynach. W wiejskiej głuszy czasze anten i zwierzę zastygają w bezruchu, tworząc niezwykłą kompozycję natury i nauki.

Tego rodzaju sceny można zaobserwować na terenie Australijskiego Narodowego Obserwatorium Astronomicznego (ATNF), znajdującego się w pobliżu miasteczka Narrabri w stanie Nowa Południowa Walia. Zespół sześciu czasz, z których pięć jest ruchomych, połączono w jeden układ z czaszą o średnicy 64 metrów ustawioną niedaleko miasta Parkes i kolejną, o średnicy 22 metrów, w pobliskim Coonabarabran. Gdy się je zsynchronizuje, powstaje jak gdyby jedna gigantyczna antena. Można ją jeszcze powiększyć, łącząc z teleskopami w miejscowości Tidbinbilla nieopodal Canberry oraz w Hobart na Tasmanii.

Te imponujące urządzenia przeszukują niebo nad południową półkulą, próbując zgłębić jego tajemnice. Ale po co się to robi? W broszurze wydanej przez ATNF czytamy: „Odrobina ciekawości pozwala dojść do wielkich rzeczy”.

Odkrywanie sekretów kosmosu

Oficjalnego oddania do użytku teleskopu w Parkes dokonał w październiku 1961 roku lord De L’Isle, ówczesny gubernator generalny Australii. W entuzjastycznym przemówieniu zapowiadał: „Urządzenie to przyciągnie uwagę naukowców z całego świata i będzie niezmiernie przydatne w odkrywaniu sekretów kosmosu”.

Optymizm gubernatora okazał się uzasadniony. Otwarcie obserwatorium było wielkim wydarzeniem dla stosunkowo nowej dziedziny nauki, jaką była wówczas radioastronomia. W pewnej książce opisującej badania nieba nad półkulą południową napisano: „Oficjalne oddanie do użytku teleskopu w Parkes (...) było szczególnym dniem dla australijskiej nauki. Pomysł narodził się 10 lat wcześniej, zaprojektowanie teleskopu zajęło cztery lata, a budowa — kolejne dwa” (Beyond Southern Skies).

 Doktor David McConnell, kierownik obserwatorium w Narrabri, powiedział wysłannikowi Przebudźcie się!, że ATNF jest największym tego typu obserwatorium na półkuli południowej, i dodał: „Radioastronomowie z wielu zakątków świata przyjeżdżają tu, by za pomocą urządzeń ATNF prowadzić badania naukowe i obserwować wszechświat. Wyjątkowe usytuowanie ATNF stwarza świetne warunki do prowadzenia obserwacji nieba nad półkulą południową”.

Dostrzec to, co niewidoczne

W przeciwieństwie do teleskopów optycznych radioteleskopy zbierają informacje w postaci promieniowania radiowego, które jest wychwytywane oraz analizowane, a później przetwarzane na obrazy. Nie jest to łatwe, gdyż sygnały radiowe są niezwykle słabe.

Zilustrujmy to przykładem, który podał Rick Twardy, pracownik naukowy ATNF w Parkes: gdyby całą energię sygnałów radiowych odebranych przez teleskop w Parkes w minionych 40 latach zamienić na energię elektryczną, wystarczyłoby jej na zapalenie 100-watowej żarówki zaledwie na jedną stumilionową część sekundy! Odebrane sygnały przesyłane są do korelatora, czyli potężnego komputera, który je zbiera i porównuje. „Korelator w kompleksie Narrabri może przetworzyć 6 miliardów informacji na sekundę” — wyjaśnia dr McConnell. Otrzymane wyniki są dalej przetwarzane i przesyłane do centrali ATNF w Sydney, gdzie zamienia się je na obrazy radiowe. Kiedy obrazy te połączy się z danymi pochodzącymi z teleskopów optycznych, można odsłonić niektóre zadziwiające cuda wszechświata.

Radioteleskopy mogą także pracować pojedynczo, niepołączone w układy. Bardzo słabe sygnały radiowe, emitowane na przykład przez pulsary, są lepiej odbierane i przetwarzane przez duże pojedyncze czasze, właśnie takie, jak znajdująca się w Parkes. Wyjaśnia to, dlaczego za pomocą tutejszego teleskopu odkryto ponad połowę wszystkich znanych pulsarów we wszechświecie. Użyto go też do przekazywania obrazów z pierwszych spacerów po Księżycu, a także podczas akcji ratunkowej w związku z misją Apollo 13. Ponadto umożliwił dokonanie wielu innych odkryć — między innymi pierścieni Einsteina oraz pozostałości po supernowych (zobacz ramkę).

Czy jesteśmy sami?

Chociaż głównym zadaniem ATNF są badania naukowe i rozwiązywanie zagadek wszechświata, niewielka grupa naukowców przy jego pomocy poszukuje odpowiedzi na inne pytanie: Czy we wszechświecie istnieją jeszcze jakieś cywilizacje? Kwestią tą zajmują się badacze nazywani egzobiologami. Termin ten powstał z połączenia greckich słów ekso („na zewnątrz”) i bios („życie”).

W jaki sposób radioteleskopy mogą pomóc znaleźć odpowiedź na to trudne pytanie? Niektórzy egzobiolodzy wierzą, że jeśli we wszechświecie istnieją inne cywilizacje, to prawdopodobnie są znacznie starsze od naszej, znają więc sygnały radiowe i mogłyby ich użyć do kontaktowania się z Ziemią. Część naukowców z przekonaniem twierdzi, że cywilizacje mniej lub bardziej podobne do naszej zostaną kiedyś odkryte.

Wielu jednak nie podziela tego poglądu. Niektórzy egzobiolodzy przyznają nawet, że źródłem  odebranych sygnałów radiowych mających wskazywać na istnienie życia we wszechświecie „okazała się jedna cywilizacja — nasza własna!” Doktor Ian Morison, główny inżynier w brytyjskim obserwatorium radioastronomicznym w Jodrell Bank, powiedział: „Dwadzieścia lat temu sądziliśmy, że w naszej Galaktyce może istnieć nawet milion innych cywilizacji. Obecnie coraz częściej dochodzę do wniosku, że ród ludzki jest jednak wyjątkowy”.

Bez względu na to, jak wyjątkowa jest nasza cywilizacja, ludzie przysparzają astronomom rozlicznych problemów oraz utrudniają im zbieranie informacji napływających z całego wszechświata. Wskutek elektronicznego „hałasu” powodowanego przez człowieka podsłuchiwanie kosmosu staje się coraz trudniejsze.

„Proszę o ciszę! Próbuję coś usłyszeć”

Silniejsze fale radiowe wytwarzane przez mieszkańców Ziemi powodują zakłócenia naturalnych fal emitowanych przez ciała niebieskie, i to do tego stopnia, że „w eterze panuje ogłuszający hałas” — donosi tygodnik Science News. Zakłócenia wywołują komputery, kuchenki mikrofalowe, telefony komórkowe, nadajniki telewizyjne i radiowe, radary wojskowe, systemy kontroli lotów oraz systemy łączności satelitarnej. Emitowane przez nie sygnały trzeba odróżnić od tych, które docierają z innych galaktyk.

Aby zapobiec zakłóceniom, radioteleskopy w Australii i w innych częściach świata umieszcza się z dala od ludzkich siedzib. Niestety, czasami nawet to nie wystarcza. Autor artykułu opublikowanego na łamach czasopisma Science News ubolewa: „Radioastronomowie obawiają się, że już wkrótce nie będzie zacisznych miejsc, w których mogliby prowadzić swe badania. (...) Może pewnego dnia uda się umieścić teleskopy tam, gdzie ciszy raczej nic nie zmąci: na niewidocznej stronie Księżyca”.

Pomimo tych wszystkich trudności badania prowadzone w ATNF odsłaniają kolejne tajemnice wspaniałego wszechświata, których nieuzbrojone oko nigdy nie byłoby w stanie dostrzec. Dzięki temu mamy sposobność przekonać się, jak cudownym miejscem we wszechświecie jest nasza planeta. Powinno nas to napełniać wdzięcznością dla Stwórcy nieba i ziemi.

[Ramka i ilustracje na stronach 16, 17]

CO MOŻNA ODKRYĆ WE WSZECHŚWIECIE?

Galaktyki

Zbiorowiska gwiazd powiązane siłami grawitacyjnymi

[Ilustracja]

Zdjęcie w paśmie fal radiowych grupy galaktyk M81

[Prawa własności]

Dzięki uprzejmości NRAO/AUI/NSF

Kwazary

Prawdopodobnie najdalsze i najjaśniejsze obiekty we wszechświecie

[Ilustracja]

Zdjęcie w paśmie fal radiowych kwazara oddalonego od nas o 6 miliardów lat świetlnych. Uważa się, że źródłem jego energii jest niezwykle masywna czarna dziura

[Prawa własności]

Copyright Australia Telescope, CSIRO

Pulsary

Obiekty astronomiczne uważane za szybko obracające się gwiazdy neutronowe, które emitują promieniowanie — zwłaszcza radiowe — w równych odstępach czasu

[Ilustracja]

Zdjęcie w zakresie światła widzialnego. Blady obiekt w centrum Mgławicy Krab to pulsar

[Prawa własności]

Hale Observatory/NASA

Nowe

Gwiazdy, które nagle tysiące razy zwiększają swą jasność, a potem stopniowo bledną aż do osiągnięcia wyjściowego blasku

Supernowe

Nowe, które są miliony razy jaśniejsze od Słońca

[Ilustracja]

Pozostałość po supernowej: promieniowanie radiowe przedstawione kolorem czerwonym, promieniowanie rentgenowskie — niebieskim, światło widzialne — zielonym

[Prawa własności]

Promieniowanie rentgenowskie (NASA/CXC/SAO)/światło widzialne (NASA/HST)/fale radiowe (ACTA)

Pierścienie Einsteina

Czy jedna galaktyka może się schować za inną? Niekoniecznie, nawet jeśli obie są w jednej linii z obserwatorem. Galaktyka na pierwszym planie działa jak ogromna grawitacyjna soczewka, która zakrzywia fale świetlne i radiowe pochodzące z galaktyki położonej dalej, wskutek czego powstają świetlne pierścienie

[Prawa własności]

HST/MERLIN/VLBI National Facility

[Ilustracja na stronie 17]

[Patrz publikacja]

Podobnie jak zdjęcia rentgenowskie pokazują wnętrze ludzkiego ciała, obrazy radiowe pozwalają dostrzec szczegóły budowy wszechświata

FALE RADIOWE

MIKROFALE

PODCZERWIEŃ

PROMIENIOWANIE WIDZIALNE

NADFIOLET

PROMIENIOWANIE RENTGENOWSKIE

PROMIENIOWANIE GAMMA

[Prawa własności]

Steven Stankiewicz

[Ilustracja na stronie 15]

U góry: pięć z sześciu anten w pobliżu Narrabri

[Prawa własności]

S. Duff © CSIRO, Australia Telescope National Facility

[Ilustracja na stronie 15]

Czasza o średnicy 64 metrów nieopodal Parkes

[Prawa własności]

Photo Copyright: John Sarkissian

[Prawa własności do ilustracji, strona 15]

J. Masterson © CSIRO, Australia Telescope National Facility