Svemirski teleskop za milijardu galaksija: U potrazi za tamnom energijom i novim Zemljama

Svemirski teleskop "Nensi Grejs" u centru "Godard" u Merilendu

Pre nekoliko dana, 30. avgusta 2026, iz Svemirskog centra „Kenedi“ na Floridi, raketom „Falcon Heavy“, lansiran je teleskop „Nensi Grejs Roman“, nova NASA-ina svemirska opservatorija. S radom će početi početkom 2027. godine i tokom svoje misije posmatraće stotine miliona zvezda, mapirati milijardu galaksija, otkriti 100.000 novih egzoplaneta, tražiti tragove neuhvatljive tamne materije i tamne energije i pružiti nam sliku svemira kakvu do sada nismo imali.

Projekat teleskopa „Nensi Grejs Roman“ započet je 2010. godine. Najpre je bio poznat pod imenom WFIRST, skraćenicom od Wide Field Infrared Survey Telescope (širokougaoni infracrveni kosmički teleskop), da bi 2020. godine bio nazvan po Nensi Grejs Roman (1925-2018), prvoj glavnoj astronomkinji NASA-e i prvoj ženi na izvršnom položaju u ovoj agenciji.

Nensi Grejs Roman upamćena je kao vrhunski astronom, odličan menadžer i veliki zagovornik šireg učešća žena u istraživanju kosmosa. Učinila je dosta da premosti jaz i nezdravo rivalstvo između dve grupe astronoma: onih koji su kosmos posmatrali iz zemaljskih opservatorija i onih koji su se oslanjali na kosmičke sonde.

Nadimak „majka Habla“ dobila je zahvaljujući svojoj pionirskoj ulozi u projektovanju najčuvenijeg svemirskog teleskopa. Zbog tog nadimka nije bila naročito srećna jer je smatrala da se time umanjuje učinak drugih, koji su takođe radili na istom projektu.

Edvard Vajler, astronom koji je ovaj nadimak iskovao, smatra, međutim, da je on sasvim na mestu: „Mladi naučnici koji su izgradili svoje briljantne karijere na materijalu koji im je obezbedio 'Habl' nisu svesni ko im je, zapravo, to omogućio. Nensi Grejs Roman je bila osoba koja je oko ideje Hablovog svemirskog teleskopa organizovala naučnu zajednicu a zatim ubedila Kongres da obezbedi finansijska sredstva. Njena vizija utkana je u skoro sve što je NASA uradila tokom nekoliko narednih decenija.“ 

Nensi Grejs Roman

Iza ogledala

NASA je 2010. projekat ovog teleskopa stavila na spisak misija najvišeg prioriteta u narednoj deceniji, ali pitanje je da li bi on bio uspešno priveden kraju da dve godine kasnije NASA od Nacionalne izviđačke službe (NRO) nije na poklon dobila glavno ogledalo prečnika 2,4 metra. Ogledalo je prvobitno bilo namenjeno špijunskom satelitu od koga se odustalo, tako da NASA nije morala da uloži ni cent u razvoj glavne teleskopske komponente.

Po svojoj veličini, ovo ogledalo uporedivo je sa veličinom primarnog ogledala na kosmičkom teleskopu „Habl“, ali ima oko 100 puta šire vidno polje sa skoro identičnim nivoom detalja. Ogledalo je, sa druge strane, bilo značajno veće od planiranog, što je imalo kontradiktorne implikacije: naučni potencijal misije značajno je porastao, ali se ostvarena finansijska ušteda brzo istopila na konstrukciju pratećih elemenata koji su morali da postanu veći i kompleksniji.

U konstrukciju teleskopa sa preko milion delova bilo je uključeno na hiljade inženjera. Teleskop, centralna šasija, instrumenti, termički štit i solarni paneli, svi ti delovi konstruisani su i testirani zasebno, na udaljenim lokacijama. Ceo proces bio je mučno spor, naročito tokom pandemije kovida kada su prekinuti brojni lanci snabdevanja a veliki broj radnika otišao na bolovanje. NASA je te 2020. godina morala da investira dodatnih 400 miliona dolara samo da bi projekat održala u životu.

Testiranje teleskopa

Najveća opasnost, ipak, došla je od strane političara, pre svega Donalda Trampa koji je u predlogu budžeta za fiskalnu 2019. godinu tražio da projekat bude likvidiran jer je smatrao da NASA može mnogo pametnije da iskoristi 3,2 milijarde dolara planiranih za teleskop.

Iako su neke nezavisne procene digle ovaj iznos na 3,6 milijardi, Kongres se suprotstavio predsednikovoj nameri i sačuvao projekat. Tramp, naravno, nije odustao: samo godinu dana kasnije pokušao je istu stvar – da teleskop eliminiše iz budžeta planiranog za 2020. godinu sa obrazloženjem da NASA treba da se fokusira na kompletiranje enormno skupog teleskopa „Džejms Veb“. Od toga nije bilo ništa jer se Kongres po drugi put „poprečio“ ispred svog predsednika.

Zlopamtilo ili ne, Tramp je morao da sačeka svoj drugi mandat i 2025. godinu kako bi ponovo zapretio kresanjem budžeta predviđenog za astrofizičke projekte sa 7,3 milijardi dolara na svega 3,9. Ovo bi definitivno ugrozilo konstrukciju teleskopa koji je u tom trenutku već progutao skoro 3 milijarde dolara i bio uglavnom kompletan. Srećom, Kongres ume da se inati baš kao i Tramp: kongresmeni još jednom nisu bili raspoloženi da sprovode Trampove mere štednje na uštrb vrhunske nauke, te je projekat završen,

Teleskop "spakovan@ za lansiranje

Ukupni troškovi ove misije se procenjuju na oko 4.3 milijarde dolara, što predstavlja skoro polovinu budžeta uloženog u značajno veći teleskop „Džejms Veb“.

Novinari su malo požurili sa tvrdnjom da će novi teleskop prevazići ono što su već postigli „Habl“ i „Džejms Veb“, ali to nije ni delimično tačno. Ovaj teleskop je nešto sasvim drugo za nešto sasvim treće. Recimo, „Džejms Veb“ je teleskop koji je specijalizovan za posmatranje neba u infracrvenom svetlosnom području. „Nensi Grejs Roman“, sa druge strane, koristi vidljivu svetlost i manji, početni deo infracrvenog spektra. 

Lansiranje i komentari

Teleskop je konačno sklopljen u jednu celinu u letačkom centru „Godard“ u Merilendu krajem 2025. godine. Nakon što su obavljeni svi potrebni testovi (otpornost na vibracije, niske temperature, vakuum i akustične fenomene karakteristične za poletanje), teleskop je transportovan u Floridu i pripremljen za poletanje.

Iako je lansiranje, zbog konstantnog kašnjenja, bilo inicijalno predviđeno za 2027. godinu, završne operacije išle su tako glatko da je veliki deo izgubljenog vremena povraćen. Lansiranje je uspešno obavljeno sa Floride u nedelju 30. avgusta, raketom „Falcon Heavy“ Maskove kompanije „Space X“.

Vrhunska je ironija da je NASA prve čestitke nakon uspešnog lansiranja dobila upravo od Donalda Trampa koji je čitav događaj gledao iz svog kabineta: „Čoveče, baš je izgledalo spektakularno na TV-u“, rekao je saradnicima.

Obraćajući se odmah zatim preko telefona Džaredu Ajzakmenu (direktoru NASA) i Ilonu Masku, rekao je egzaltirano: „Džared, Ilon, radite fantastičan posao, ja sam taj koji vam obezbeđuje potreban novac.“ A onda nije propustio priliku da „skromno“ pohvali i samog sebe (a koga bi drugog): „Posetio sam svemirski centar 'Kenedi' 1996. godine: nigde nikog, trava je rasla kroz pukotine u betonu na uzletištu. Centar je bio bukvalno zatvoren. A sad, pogledajte, ponovo smo najjači. Naj-ja-či! Vi ste najjači u kosmosu a mi smo najjača država na svetu.“ 

Istine radi, Svemirski centar „Kenedi“ bio je zatvoren 2016. godine samo dva dana, i to zbog tadašnjeg uragana „Metju“. A projekat je kompletiran ne zahvaljujući Donaldu Trampu nego uprkos njemu.

Ka drugoj Lagranžovoj tački

Teleskop je trenutno na putu do takozvane „Lagranževe tačke 2“ (L2), iste one u kojoj se već nalazi „Džejms Veb“.

Lagražova tačna L2, finalna pozicija teleskopa

Lagranževe tačke su mesta u Zemljinoj okolini u kojoj se gravitacione sile Zemlje i Sunca superponiraju na vrlo specifičan način: kosmička letelica smeštena u blizini Lagranževe tačke može takoreći bez utroška goriva da održava fiksan položaj u odnosu na Zemlju i Sunce. Iako postoje četiri ovakve tačke, samo je pomenuta L2 od nekog praktičnog značaja: nalazi se na pravcu Zemlja-Sunce, na oko 1,5 miliona kilometara iza Zemljine orbite.

U toj tački teleskop može istovremeno da „okrene leđa“ i Zemlji i Suncu i tako eliminiše njihov sjaj. Ovim se dodatno eliminiše i toplotno zračenje ova dva nebeska tela koje pogubno deluje na kvalitet osmatranja u infracrvenom delu spektra.

Novinari su malo požurili sa tvrdnjom da će novi teleskop prevazići ono što su već postigli „Habl“ i „Džejms Veb“, ali to nije ni delimično tačno. Ovaj teleskop je nešto sasvim drugo za nešto sasvim treće. Recimo, „Džejms Veb“ je teleskop koji je specijalizovan za posmatranje neba u infracrvenom svetlosnom području. „Roman“, sa druge strane, koristi vidljivu svetlost i manji, početni deo infracrvenog spektra. 

Rađanje zvezda u maglini "Rho Ophiuchi", najbližoj oblasti u kojoj nastaju zvezde 
(udaljenoj 390 svetlosnih godina)

Potraga za rezervnom planetom

Jedan od primarnih ciljeva teleskopa „Roman“ jeste da traga za egzoplanetama, tj. planetama koje ne pripadaju našem Sunčevom sistemu već orbitiraju oko drugih zvezda u našoj galaksiji. Iako smo do sada otkrili na stotine takvih planeta, broj onih koje liče na Zemlju, koje mogu da predstavljaju oaze života u negostoljubivom kosmosu, relativno je mali. Upravo tu novi teleskop treba da da veliki doprinos.

Zašto su egzoplanete bitne? Ako posmatramo samo planete u našem Sunčevom sistemu, mi vidimo tek jedan trenutak u njihovoj evoluciji i možemo samo da nagađamo kakva će biti njihova budućnost. Gledajući druge planete u drugim sistemima možemo paralelno da pratimo razne faze planetarne evolucije i istovremeno dobijemo odgovor na neka važna pitanja:

Koliko je naš sistem poseban? Koliko planeta ima atmosferu, magnetno polje, stenovitu površinu, jedan ili više prirodnih satelita? Koliko planeta nalik na Zemlju ima u našem kosmičkom susedstvu? Da li neka od njih ima atmosferu čiji sastav ukazuje na „biološki potpis“, uticaj živih organizama?

I sve to vodi ka onom glavnom, ultimativnom pitanju: „Da li smo sami u kosmosu?“

Kako se otkrivaju egzoplanete? Taj zadatak je, sa tehničke strane, ekstremno izazovan jer su planete neuporedivo manje od zvezda oko kojih kruže. Gledano sa Zemlje, te planete su toliko blizu matične zvezde da su, najčešće, potpuno sakrivene u njihovom sjaju. Mnogo je lakše uslikati komarca koji nervozno obigrava oko ekstremno sjajne ulične lampe sa rastojanja od nekoliko stotina kilometara.

I pored toga danas postoji bar desetak u praksi potvrđenih načina detekcije ekstra-solarnih planeta. 

Kako gledati 

Jedan od najefikasnijih i najlakše razumljivih je metod tranzicije. Ako nekim jako osetljivim instrumentom posmatrate udaljenu zvezdu i ako između vas i zvezde promakne planeta koja kruži oko nje, instrument može da uoči skoro neprimetno smanjenje sjaja zvezde tokom vremena tranzicije. U slučaju planete veličine Jupitera koja prolazi ispred Sunca to smanjenje sjaja iznosi oko 1%. Ako je planeta mnogo manja, poput Zemlje, učinak je mnogo skromniji, jedva 0,008%.

Metoda je daleko od savršene jer jedan oblak gasa ili prašine može da ima skoro identičan učinak kao i čitava planeta. Zato jedna tranzicija nikad nije dovoljna – potrebno je da se isti rezultat periodično ponavlja, uz nezavisnu proveru, obično korišćenjem drugih sredstava. Uz to, metoda ima smisla samo ako orbita planete preseca našu liniju posmatranja i ako je planeta dovoljno velika, što se događa u, otprilike, 1% slučajeva.

Prilikom tranzicije, deo svetlosti zvezde prolazi kroz atmosferu planete tako da je iz „pomešanog“ spektra moguće zaključiti od čega je načinjen planetarni gasoviti omotač. Do sada smo tako na tim dalekim svetovima uspešno detektovali vodenu paru, metan, ugljen-dioksid, natrijum, kalijum...

Jedna od direktno snimljenih egzoplaneta u sazvežđu Kentaur

Druga metoda još je suptilnija. Obično zamišljamo da planeta kruži oko mnogo masivnije, nepomične zvezde, ali u stvarnosti i zvezda i planeta kruže oko zajedničkog centra mase koji je neuporedivo bliži zvezdi nego planeti. U jednom takvom „duetu“ matična zvezda nije apsolutno nepomična tako da se njeno kretanje može otkriti korišćenjem „Doplerovog efekta“: dok se kreće ka nama, boja zvezde pomera se ka plavom delu spektra, dok se kreće u suprotnom smeru – ka crvenom.

Te jedva primetne promene boje zvezde ukazuju na prisustvo nepoznatog, masivnog pratioca. U idealnom slučaju, oscilovanje zvezde oko centra mase može se direktno detektovati praćenjem njenog položaja.

Treća metoda zasniva se na poznatoj činjenici da gravitaciono polje deformiše prostor, samim tim i putanju svetlosti. Zamislite udaljenu zvezdu ispred koje, igrom slučaja, prolazi neka masivna zvezda. Ta masivna zvezda svojom gravitacijom, poput nekog golemog sočiva, krivi putanju svetlosti koju emituje zvezda iz pozadine. Gledano sa Zemlje, zvezda u pozadini nakratko postaje veća i sjajnija. Ako se oko nje nalazi neki planetarni pratilac, reflektovano svetlo sa udaljene planete na Zemlji će biti detektovano kao iznenadni, dodatni porast sjaja matične zvezde.

Za razliku od prve dve metode koje najčešće detektuju ogromne planete koje kruže na malom rastojanju od svoje zvezde, ova metoda može da detektuje male planete na vrlo udaljenim orbitama, čak i „lutajuće“ planete koje nemaju svoju matičnu zvezdu.   

Tu je, na kraju, i mogućnost direktnog osmatranja. Da bi tako nešto bilo moguće, neophodno je blokirati blještavu svetlost zvezde oko koje planeta kruži posebnim instrumentom kao što je koronograf. Metod je efikasan u slučaju mladih, toplih i velikih planeta koje se kreću po dovoljno širokim orbitama.

Prednost ove metode je što istovremeno omogućava korišćenje spektrometra čime se može utvrditi hemijski sastav atmosfere. Za razliku od drugih metoda koji prisustvo planete utvrđuju indirektnim putem, koronograf daje opipljiv dokaz: jasan snimak koji ne traži dodatnu potvrdu.

Jedan takav koronograf nalazi se i na upravo lansiranom teleskopu. Ovakav instrument nije prethodno korišćen u kosmosu tako da se, u neku ruku, njegova upotreba može smatrati eksperimentalnom.

Ako učinak (broj novootkrivenih planeta) bude zadovoljavajući, neka naprednija varijanta instrumenta naći će se na narednoj misiji koja će se isključivo baviti snimanjem i detaljnom analizom egzoplaneta na kojima postoje optimalni uslovi za razvoj života.   

Gde je i šta je tamna materija

Drugi primarni zadatak teleskopa je da mapira distribuciju i evoluciju tamne materije u kosmosu. Šta je tamna materija i kako uopšte znamo da ona postoji iako nijedan dosadašnji pokušaj da je „opipamo“ i utvrdimo prirodu čestica od kojih se ona sastoji nije urodio plodom?

Tamna materija pominjana je još tridesetih godina prošlog veka, ali nekog napretka nije bilo sve do početka sedamdesetih kada je Vera Rubin, koristeći teleskop prečnika dva metra i vrlo osetljiv spektrograf koji je konstruisao njen kolega Kent Ford, krenula da meri brzine kretanja zvezda oko centra Andromede, nama najbliže galaksije.

Vera Rubin na opservatoriji Kit Pik

Praktično sve galaksije rotiraju oko svog centra i zakoni fizike koje je empirijski formulisao Kepler a matematički ih kasnije potvrdio Njutn, nalažu da se zvezde bliže centru kreću brže od onih na galaktičkoj periferiji. Uostalom, tako je i u Sunčevom sistemu: Zemlja se oko Sunca kreće brzinom od oko 30 km/s, dok u slučaju Jupitera koji je pet puta udaljeniji ta brzina iznosi svega 13 km/s.   

Vera Rubin pokušala je da dokaže da slična zakonitost važi i u galaktičkim razmerama, ali su rezultati merenja bili u totalnom neskladu sa očekivanjima: pokazalo se da zvezde na galaktičkoj periferiji imaju brzinu koja je praktično istovetna sa onom koje imaju zvezde bliže centru Andormede.

Štaviše, brzina perifernih zvezda bila je tako velika da bi sve one odavno napustile galaksiju i završile u okolnoj „kosmičkoj pustinji“ da ih neka nevidljiva sila i dalje nije držala na okupu. Ta dodatna gravitaciona sila mogla je da potiče samo od neke nepoznate vrste materije koja se na snimcima ne vidi, ali definitivno mora da postoji. 

Šta danas znamo o tajnoj materiji?

Iako već skoro čitav vek sakupljamo dokaze o njenom postojanju, sve do sada prikupljene činjenice mogle bi da stanu na jedan list papira. Danas znamo da u kosmosu ima bar 5,5 puta više tamne materije nego one „klasične“, koja emituje svetlost i koju dobro poznajemo iz svakodnevnog života.

Struktura kosmosa na najvećoj skali u sadašnjem trenutku evolucije podseća na paukovu mrežu čiji oblik diktira koncentracija tamne materije duž njenih niti i čvorova. Klasična materija jednostavno prati nevidljivi „skelet vasione“ koji je formirala tamna materija zgušnjavajući se tokom mnogo milijardi godina i ostavljajući za sobom goleme praznine u kosmičkom tkanju sa jedva par atoma vodonika po kubnom metru.

Ali, od čega je tamna materija sastavljena? Koja čestica čini njenu osnovu i koje su njene osobine? Mi o tome ne znamo ništa. 

Simulacija formiranja strukture tamne materije

I pored činjenice da su današnji detektori milionima puta osetljiviji od onih iz prošlog veka, da su naučnici isprobali mnogo koncepcijski različitih načina detekcije, nijedan dosadašnji eksperiment nije uspeo da uhvati nijednu gradivnu česticu tamne materije.

Na osnovu toga jedino možemo da zaključimo da su u pitanju čestice koje, osim posredstvom gravitacije, veoma slabo interaguju sa okolnom materijom — ako sa njom na bilo koji drugi način uopšte interaguju.

U teoriji ove čestice najčešće se označavaju skraćenicom „WIMP“ („Weekly Interacting Massive Particles“) jer pretpostavljamo da se radi o relativno inertnim, masivnim česticama koje „ne vole društvo“, koje se sporo kreću (pa se zato smatraju „hladnim“) i koje su tu još od samog početka vasione.

Sudar jata galaksija MACSJ0025: Plavom je obojena lokacija tamne materije,
ružičastom region u kome se nalazi "obična" materija

Postoje i neke druge teorije: da se radi o (takođe nepotvrđenim) česticama poznatim kao „aksioni“, da su u pitanju minijaturne crne rupe koje su bile česte u ranim fazama kosmičke evolucije, tamni fotoni, sterilni neutrini...

Ima i „nevernih Toma“ koji smatraju da je tamna materija običan mit (to bi objasnilo zašto je do sada nismo eksperimentalno detektovali) i da se anomalije u kretanju zvezda i galaksija koje uočavamo na ogromnim prostornim skalama mogu objasniti modifikovanim zakonom gravitacije koji se, u trivijalnim slučajevima, svodi na onaj dobro poznati, Njutnov.

Ipak, dominantan stav u naučnoj zajednici je da tamna materija zaista postoji. Od svih teorija koje objašnjavaju osmotreno kretanje zvezda u galaksijama i galaksija u klasterima, zatečenu strukturu kosmosa, pozadinsko zračenje kao „eho“ davnog „Velikog praska“, snimke dalekih galaksija nalik na slike iz kaleidoskopa – teorija koja se zasniva na postojanju tamne materije daleko je najjednostavnija. 

Masivno jato galaksija Abel 209 sa izraženim efektom gravitacionog sočiva 
u sazvežđu Kit na oko 2,8 milijardi svetlosnih godina od nas

Mapiranje svega

Kako tu teleskop „Roman“ može da pomogne?

Ni on ne može da vidi tamnu materiju, ali može da utvrdi njeno prisustvo korišćenjem tzv. „microlensing“ efekta.

Kada svetlost udaljenih galaksija prolazi pored oblaka tamne materije, njena gravitacija zakrivljuje putanju svetlosti kao gigantsko gravitaciono sočivo. Na snimku teleskopa slika galaksije može da bude uveličana, izobličena, multiplicirana na najrazličitije načine.

U najvećem broju slučajeva distorzije u slici su minimalne, tako da jedan snimak neke galaksije ne znači ništa. Ali zahvaljujući svom ogromnom ogledalu i širokom vidnom polju, teleskop može za relativno kratko vreme da uslika veliki deo neba sa više stotina miliona galaksija. Kada se detektovana izobličenja u snimcima izmere i statistički obrade moguće je napraviti trodimenzionalnu mapu distribucije tamne materije u kosmosu.

Mapa strukture svemira koju je napravio projekat DESI,
sa kosmičkom mrežom čiju "kičmu" čini tamna materija,
u čijim su nitima i čvorovima grupisane galaksije

I ne samo to – gledanje u nebo je gledanje u prošlost. Ako posmatrate galaksiju koja je 10 milijardi svetlosnih godina daleko, vi ne vidite kako ona izgleda danas već kako je izgledala kada je svetlost sa nje krenula na put. Ako fokusirate teleskop na udaljene objekte dobićete distribuciju tamne materije iz duboke prošlosti.

Drugim rečima, trodimenzionalna mapa tamne materije imaće i svoju vremensku osu: videćemo kako je tamna materija evoluirala od ranih dana kosmosa kada je ona bila mnogo homogenija, sa vrlo malim varijacijama u gustini, do današnjih dana kada je ona skoncentrisana u nitima gigantske paukove mreže.

Tako dobijeni model direktno može da ukaže i na pravu prirodu čestica od kojih je tamna materija načinjena i usmeri potragu za njima na pravi kolosek. 

Od čega se sastoji ništa

O tamnoj materiji ne znamo praktično ništa, a o tamnoj energiji još manje. U serijalu „Ratovi zvezda“ postoji misteriozna „sila“ koja ispunjava čitav kosmos, koja ima svoju dobru i lošu („mračnu“) stranu, tako da svako može da bira kojom će silom i u koje svrhe da se služi.

„Sila je ono što džedaju daje snagu, polje energije koje stvaraju sva živa bića. To polje nas okružuje, ono nas prožima, ono drži galaksije na okupu“, kaže Obi-van Kenobi Luku Skajvokeru.

U jednom svom aspektu, tamna energija zaista liči na Lukasovu „silu“: ona je sveprisutna, postoji i tamo gde nema nikakve materije, ali nema svoj „džedajski“ aspekt: ne zavisi od naše volje, od živog i neživog sveta, niti se može sakupiti ili upotrebiti na bilo koji način. Ona postoji, jer su njeni efekti merljivi, ali je nedodirljiva i neuhvatljiva.

Po svojoj prilici, ona je esencijalni sastojak praznog prostora, sadržaj onoga što obično označavamo kao „ništa“ (i dokaz da „ništa“, zapravo, ne postoji). Njena osnovna osobina je takozvani „negativni pritisak“, nešto što tera prostor da se širi.

Kosmos liči na loptu za plažu koja se, suprotno intuiciji, lakše naduvava što je više napumpana. Kako se prostor širi i tamna energija raste, samim tim i širenje kosmosa ima tendenciju ubrzavanja.

Kosmička materija se tom širenju opire gravitacionom silom: sva tela u kosmosu međusobno se privlače, i ako bi brzina širenja bila dovoljno mala, gravitacija bi na kraju odnela prevagu: kosmos bi vremenom kolabirao u singularitet, u tačku beskonačne gustine iz koje je, pretpostavljamo, nekad davno nastao „Veliki prasak“. Vasiona bi napravila pun ciklus. 

Ostaci supernove u sazvežđu Lire

Do kraja svemira

Dve grupe naučnika su tokom 1998. godine merile brzinu ekspanzije kosmosa posmatrajući udaljene supernove, kolosalne eksplozije zvezda na kraju svog života. Zaključak je bio nedvosmislen: ekspanzija kosmosa se usporavala sve do pre 5 ili 6 milijardi godina.

A onda se desilo nešto spektakularno: kosmos je postao dovoljno veliki da tamna energija u njemu nadvlada snagu gravitacije i postane dominantni faktor. Vasiona je počela da se širi sve brže, njen rast poprima eksponencijalni karakter.

Ako se ova „galopirajuća“ ekspanzija nastavi (scenario poznat kao „Big Rip“ ili „veliko cepanje“), rastojanja u kosmosu vremenom će se toliko povećati da u jednom trenutku više nećemo videti nijednu drugu galaksiju. Zatim će nam iz vidokruga nestati zvezde Mlečnog puta, planete u Sunčevom sistemu, Mesec, da bi na kraju, u deliću sekunde, širenje prostora razorilo Zemljinu kuglu, nas i atome od kojih smo sastavljeni. U ovom kosmološkom scenariju rastojanje između bilo koje dve čestice u kosmosu postaće beskonačno veliko, prestaće svaka interakcija između njih.

Kad nema interakcije, nema ni događaja, a bez događaja nema ni vremena – kosmos će doživeti svoju konačnu, nepovratnu smrt.

Tamna energija nesporno dominira kosmosom. Prema nekim proračunima, ako tu energiju konvertujete u masu ispada da je kosmos sačinjen od 5% materije koju dobro poznajemo (vodonik, helijum i drugi elementi), 27% tamne materije i 68% tamne energije.

Zagledani smo u zvezde, ali i dalje ne znamo od čega je načinjeno 95% univerzuma. I tu dolazimo do trećeg glavnog naučnog cilja teleskopa „Roman“: s obzirom da je tamna energija karakteristika praznog prostora, nema tu šta da se „mapira“. Ali može da se proveri ono što naslućujemo. 

Uloga „Romana“

Kao što smo već pomenuli, merenja tokom 1998. godine pokazala su da se kosmos ubrzano širi ali su ta merenja bila zasnovana na posmatranju supernova (zvezdanih eksplozija) tačno određenog tipa: na osnovu izmerenog sjaja supernove moguće je dovoljno precizno izmeriti rastojanje do galaksije kojoj supernova pripada.

Na osnovu spektra supernove moguće je utvrditi i koliko se kosmos „raširio“ od trenutka eksplozije pa do danas. Ako imate dovoljno ovakvih osmatranja možete da ustanovite direktnu vezu između starosti kosmosa i brzine njegove ekspanzije.

Na žalost, takve supernove su retke i naučnici s kraja prošlog veka raspolagali su vrlo ograničenim uzorkom.

Ostaci supernove iz 1054. godine u sazvežđu Rak 

Drugim rečima, naše tvrđenje da se ekspanzija kosmosa ubrzava bazira se na malom broju merenja i prilično smelim ekstrapolacijama. Novi teleskop biće u stanju da detektuje na hiljade ovakvih supernova pomoću kojih ćemo kompletirati neuporedivo detaljniju i precizniju sliku ekspanzije kosmosa tokom vremena.

Teleskop ove podatke može da kombinuje sa tehnikom koja se bazira na „barionskim akustičnim oscilacijama“.

Sama pojava suviše je složena za jedan popularni naučni tekst (niti bi se autor ovog teksta usudio da se upliće u njene finese), ali se svodi na činjenicu da su u prvobitnoj vreloj, gustoj, jonizovanoj vasioni postojale oscilacije u gustini materije koje su se prostirale unaokolo u obliku talasa nalik na one zvučne.

Te oscilacije prestale su nekih 380.000 godina nakon „Velikog praska“ kada je materija postala hladnija, električno neutralna i prozračna. Nakon toga, ostala su relativno pravilno raspoređena mesta veće gustine oko kojih su se kasnije formirale galaksije.

Mi danas prilično dobro znamo koliko je to rastojanje između tih mesta veće gustine iznosilo u trenutku kada su akustične oscilacije prestale. Drugim rečima, imamo „standardni lenjir“ koji je definisao prosečno rastojanje između prvih galaksija.

Kako se kosmos širio i prosečno rastojanje između galaksija se povećavalo. Posmatrajući galaksije na različitim rastojanjima od nas, novi teleskop moći će vrlo precizno da izmeri kako se taj prosek menjao tokom vremena i uporedi ga za standardom koji je vladao na početku kosmičke evolucije.

Na ovaj način takođe je moguće utvrditi kako se brzina kosmičke ekspanzije menjala tokom vremena. 

Hiljadu zašto, hiljadu ne znam

Čemu sve ovo? Kao što rekosmo, mi ne samo da ne znamo od čega je načinjeno 95% sveta oko nas – mi čak nismo sigurni ni da li su naše ključne teorije sasvim tačne.

"Srednjovekovni misionar kaže da je pronašao tačku gde se nebo i Zemlja spajaju"
(Gravira nepoznatog umetnika)

Ajnštajnova opšta teorija relativiteta uspešno je prošla sve dosadašnje testove, ali mi još uvek nismo sigurni da ona važi i na grandioznoj kosmičkoj skali.

Tamna energija na kraju može da bude jedna obična konstanta, bezlični broj u Ajnštajnovoj opštoj teoriji relativiteta, a može da bude i nešto što ima fizički oblik, kao polje koje postoji paralelno sa univerzumom, nalik na ono Higsovo, koje svim česticama daje masu.

Podaci sa svemirskog teleskopa „Nensi Grejs Roman“ vrlo lako mogu da pokažu da su zakoni fizike koje smo do sada formulisali manjkavi i nekompletni, možda i potpuno pogrešni, i da nam je potrebna još jedna nova, revolucionarna teorija kao što je bila ona Ajnštajnova.

RTS OKO