Oszałamiający widok Drogi Mlecznej nad Obserwatorium Paranal

Obserwatorium Paranal na Pustyni Atakama w Chile oferuje astronomom unikatowe możliwości obserwacji astronomicznych, ale nawet po latach pracy nie przestaje zachwycać warunkami naturalnymi i poziomem technologicznym - przyznają w rozmowie z Grzegorzem Jasińskim Luca Sbordone i Angel Otarola, astronomowie Europejskiego Obserwatorium Południowego. W rozmowie na platformie szczytowej teleskopu VLT, w oczekiwaniu na zachód Słońca, mówią też o swoich nadziejach związanych z budową nowego, największego na Ziemi teleskopu optycznego ELT (Extremely Large Telescope).

Grzegorz Jasiński: Panowie, pozwólcie, że zapytam was o to, co was tutaj najbardziej zadziwia, nawet po wielu latach pracy...

Luca Sbordone: Dla mnie to wciąż jest moment, gdy wychodzi się na zewnątrz w bezksiężycową noc, zwłaszcza we wrześniu, ponieważ we wrześniu centrum galaktyki jest wysoko na niebie. Po 10, 15 minutach, gdy oczy się przyzwyczają, jest to niesamowicie jasne. Można chodzić, czytać znaki i widzieć ten pas gwiazd i pyłu, i to jest absolutnie oszałamiające.

A pańskim zdaniem...

Angel Otarola: Podzielam tę opinię. Fakt, że możemy zobaczyć tysiące gwiazd gołym okiem, to już coś wspaniałego. Ale podkreślę też, że cały pustynny obszar Atakamy to wyjątkowe środowisko. To goła pustynia. Przyjeżdżamy tu dwie godziny jazdy od najbliższego miasta i jesteśmy rodziną, która zostaje razem na 8, 10 dni lub tydzień, pracując, prowadząc badania naukowe, a jednocześnie starając się być przyjaciółmi. Uwielbiam to miejsce. Uwielbiam widoki, kolory pustyni, różne barwy w zależności od położenia słońca przy zachodzie lub wschodzie i cienie gór. To jest zarówno niebo, jak i sama geografia. Wspaniałe.

Jest tu bardzo dużo sprzętu, aparatury, mogliśmy to zobaczyć. Chciałbym więc zapytać o aparaturę, która wciąż was tu zadziwia...

LS: Jestem astronomem, więc chyba najbardziej imponuje mi teleskop. Jestem absolutnie zachwycony faktem, że cała ta aparatura to w zasadzie prototypy. Zbudowano unikatowe egzemplarze, które są niezwykle skomplikowane, a do ich utrzymania w dobrym stanie i pracy potrzebna jest prawdziwa armia ludzi, którzy dbają o to, by dostarczały te niesamowite dane. Dla mnie najbardziej imponujące są doświadczenie i umiejętności inżynierów. Są absolutnie genialni i pracują jak bestie. Czasem to naprawdę nigdy się nie kończy. Muszą przychodzić w nocy, gdy coś się zepsuje i nigdy nie narzekają, nigdy nie mają z tym problemu.

AO: Tak, ta technologia jest wielka pod każdym względem, nie tylko sprzętowym - teleskopy, instrumenty - ale także w samym procesie naukowym, obserwacjach, kalibracjach, aby osiągnąć bardzo wysoką jakość obrazu dla każdej obserwacji. Jest też dużo oprogramowania, które działa, byśmy mogli zrozumieć informacje uzyskane podczas nocnych obserwacji naukowych. Tak więc inżynierowie mają tu kluczowe znaczenie. Ale co mnie zaskakuje, to fakt, że zawsze projektujemy teleskopy z określonym głównym celem, a gdy zaczynamy je używać, odkrywamy, że można je wykorzystać w innym trybie obserwacji, który okazuje się kluczowy dla nowego odkrycia. Na przykład, skoro Luca tu jest, mamy teleskopy alt-azymutalne, co oznacza, że pole widzenia obraca się przed detektorem, chyba że zastosujemy urządzenie zwane derotatorem (które kompensuje obrót pola widzenia spowodowany ruchem obrotowym Ziemi). Gdy ludzie zaczęli obserwować egzoplanety, chcąc odróżnić, co jest plamką spowodowaną interferencją optyczną, a co faktyczną planetą, ktoś powiedział: "Dlaczego nie zatrzymać derotacji podczas obrazowania?". To, co nie zmienia pozycji, to planeta, a to, co się zmienia, to plamki. To bardzo interesujące, ta kreatywność jest częścią całego procesu.

Muszę zapytać o interferometrię. O co w tym chodzi? Dlaczego to jest sposób na uczynienie tego obserwatorium znacznie większym?

LS: Interferometria jest bardzo trudna do zrozumienia. Technika jest niezwykle nieintuicyjna, nawet dla nas. Tylko prawdziwi eksperci rozumieją szczegóły - a ja do tych nie należę. Ale w skrócie, interferometria wykorzystuje falową naturę światła, by rozpoznać strukturę obserwowanego obiektu, patrząc na niego dwoma teleskopami i łącząc światło w bardzo specyficzny sposób, w formie koherentnej. W ten sposób, wzdłuż linii łączącej dwa teleskopy można rozróżnić obiekty o niezwykle małych rozmiarach. Ten rozmiar zależy od odległości między teleskopami. Problem w tym, że dzieje się to tylko na jednej linii, więc aby uzyskać obraz, potrzebujemy wielu teleskopów połączonych razem, aby wykorzystać wszystkie linie łączące je jednocześnie. Nazywamy je liniami bazowymi. To bardzo skomplikowana technika wymagająca zaawansowanego sprzętu. Interferometr VLTI, czyli interferometr VLT, który używa ruchomych teleskopów i może jednocześnie korzystać z czterech bardzo dużych, jest najbardziej zaawansowany na świecie właśnie dzięki tej ogromnej elastyczności.

Coś do dodania o interferometrii?

AO: To duży teleskop, w którym wykorzystujemy też obrót planety, by wypełnić płaszczyznę obrazu podczas obserwacji. To wymaga dużo cierpliwości...

LS: I wielu inżynierów.

AO: I wielu inżynierów. Tutaj mamy linie bazowe o długości około 200 metrów. Kątowa rozdzielczość, którą możemy osiągnąć, obserwując obiekt na niebie, zależy od długości fali, na której obserwujemy, co w tym przypadku jest w zakresie optycznym, podzielonej przez tę odległość. To właśnie moc interferometrii pozwoliła nam na obserwacje bardzo słabych gwiazd krążących wokół czarnej dziury w centrum Galaktyki, co ostatecznie pozwoliło naukowcom badającym to zjawisko sprawdzić, czy silne pole grawitacyjne czarnej dziury jest zgodne z teoriami Einsteina, czy może odkryjemy nową fizykę. To bardzo wymagające obserwacje. Podkreślam więc, jak wielką moc ma interferometria dla naszych obserwacji.

Chciałbym zadać ostatnie pytanie, bo czekamy tu na zachód słońca i nie chcielibyśmy go przegapić. Przed nami w oddali widać pięknie nowobudowany olbrzymi teleskop ELT. Jakie macie panowie nadzieje związane z tym nowym urządzeniem?

LS: ELT już teraz jest niesamowitą maszyną. Mam nadzieję, a właściwie przekonanie, bo nie mam wątpliwości, że pracują nad tym bardzo mądrzy ludzie, że ELT będzie prawdziwym przełomem, ponieważ jest tak duży i znajduje się w tak doskonałym miejscu, że sięgnie bardzo głęboko, aż do początków Wszechświata. Założę się, że dzięki ELT dokonamy pierwszego opisu planety podobnej do Ziemi w strefie zamieszkiwalnej, co jest jednym z głównych celów, które chcemy osiągnąć także z pomocą Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba. Oczywiście żadna z tych placówek nie działa samodzielnie. Myślę też, że rozszerzy naszą wiedzę o astrofizyce gwiazd w pobliskich galaktykach, jak Andromeda. Część tego już się dzieje, ale skala, którą ten instrument umożliwi, jest zupełnie inna. Mam nadzieję, że będzie dużo pracy, by z niego korzystać, znacznie więcej niż pracy, by go uruchomić.

A pańskie odczucia?

AO: Przy okazji doktoratu miałem też dodatkową specjalizację w naukach planetarnych. Poza bardzo wysoką czułością instrumentu, dzięki dużemu zwierciadłu i wysokiej rozdzielczości kątowej, mam wielkie nadzieje związane z instrumentem do obserwacji w średniej podczerwieni, bo może pozwoli nam zidentyfikować biosygnatury, czyli widmowe sygnały cząsteczek, które mogą być wynikiem aktywności biologicznej. To byłby przełom. Osobiście uważam, że jeśli to się uda, bez wątpienia będzie to Nagroda Nobla. Kolejna w dziedzinie astronomii, bo mamy już około sześciu lub siedmiu różnych Nagród Nobla przyznanych za badania astronomiczne. Ale ta byłaby przełomowa.

LS: To idziesz dalej niż ja. Ja mam nadzieję, że znajdziemy planetę podobną do Ziemi w strefie zamieszkiwalnej. Ty masz nadzieję aż na biosygnaturę.

AO: Nie, ja chcę scharakteryzować atmosferę. I w tym celu instrument, który to umożliwi, musi mieć odpowiednio wysoką czułość i jednocześnie pracować w odpowiednim zakresie fal i z odpowiednią rozdzielczością spektralną - co jest zaletą teleskopów naziemnych. Teleskopy kosmiczne, jak James Webb, robią świetne obserwacje w średniej podczerwieni, ale nie mogą mieć bardzo dużych instrumentów, więc rozdzielczość spektralna czasem nie jest taka, jaką byśmy chcieli. Tutaj będziemy mieć instrument METIS, który właśnie to umożliwi.

Trzymamy kciuki.