Da ste se vratili 30 godina, svijet bi bio potpuno drugačiji. Jedine poznate planete bile su planete Sunčevog sustava. Nismo imali pojma što je tamna energija. Svemirskih teleskopa nije bilo. Gravitacijski valovi bili su nedokazana teorija. Nismo još otkrili sve kvarkove i leptone, nitko nije znao postoji li Higgsov bozon. Nismo ni znali kako se svemir brzo širi. U 2018. godini, generaciju kasnije, značajno smo produbili svoje znanje o tim stvarima i učinili potpuno neočekivana otkrića. Što je sljedeće?
Što znanstvenici planiraju dalje?
Veliki galaktički skup Abell 2744 i njegov učinak gravitacijskog leća na pozadini galaksija, u skladu s Einsteinovom teorijom opće relativnosti, protežući i povećavajući svjetlost dalekog svemira, omogućujući nam da vidimo najudaljenije objekte.
Cijeli je svijet morao raditi za ovu revoluciju. Teleskopi, opservatoriji, akceleratori čestica, neutrino detektori i eksperimenti s gravitacijskim valovima nalaze se u cijelom svijetu, na svih sedam kontinenata, pa čak i u svemiru. IceCube na Južnom polu, Hubble, Herschel i Kepler u svemiru, LIGO i VIRGO u potrazi za gravitacijskim valovima, LHC i CERN - sva su ta otkrića bila omogućena radom tisuća znanstvenika, inženjera, studenata i građana, neumorno rješavajući tajne Svemir. Uza sve to, važno je shvatiti koliko smo stigli: razumijemo Univerzum bolje nego bilo koja osoba prethodne generacije, od Newtona i Einsteina do Feynmana. O tome su mogli samo sanjati. Što će biti sljedeće?
Nakon nadogradnje LHC magneta, pokretačke energije gotovo su se udvostručile. Buduće nadogradnje povećavat će broj sudara u sekundi i omogućiti još više podataka.
Fizika čestica
Promotivni video:
Proteklih nekoliko godina otkrili smo Higgsov bozon, neutrinsku masivnost i razbijanje T-simetrije. LHC i CERN u punom su jeku i prikupljaju podatke pri velikim energijama. U međuvremenu, IceCube i Pierre Auger Observatory mjere neutrine, uključujući visokoenergetske i kozmičke neutrine, kao nikad do sada. Buduće neutrinske opservatorije poput IceCube Gen2 (s desetostrukim porastom volumena sudara) i ANTARES (detektor s deset milijuna tona morske vode) znače da ćemo vidjeti deset puta povećanje količine podataka dobivenih u tim eksperimentima i u konačnici ćemo vidjeti neutrine iz nove svinje ili spajanje neutronskih zvijezda.
IceCube Observatory, prvi takve vrste neutrinog opservatorija, dizajniran za promatranje neuhvatljivih čestica visoke energije ispod leda na Antarktiku.
Ne podcjenjujte važnost nadogradnje za pokus u tijeku. Konkretno, LHC je prikupio samo 2% podataka koje je trebao prikupiti tijekom svog životnog vijeka. U međuvremenu je moguće stvoriti nove eksperimentalne objekte poput međunarodnog linearnog sudarača, protonske sudara nove generacije ili čak (ako se pojave tehnologije) relativistički muonski sudarač, koji će nam omogućiti da dosegnemo nove granice u razumijevanju fizike osnovnih čestica. Nevjerojatno vrijeme za život.
Pogled iz zraka VIRGO gravitacijskog detektora valova smješten u blizini Pise, Italija. VIRGO - radi se o divovskom Michelson laserskom interferometru s 3 km oružjem, koji su dopunjena dvama 4 km LIGO detektorima.
Gravitacijski valovi
Nakon desetljeća rada na mnogim komponentama, astronomija gravitacijskog vala nije samo stigla, već se uspješno nastavlja. Trenutno su promatračnice LIGO i VIRGO otkrile ukupno pet spajanja crnih rupa i jedno spajanje neutronskih zvijezda, a neka ažuriranja obećavaju da će biti još osjetljivija. To znači da će sljedeći put kad rade moći pokupiti još suptilnije i udaljenije signale. U narednim godinama u Indiji će biti operativni detektori KAGRA i LIGO, što otvara mogućnost još preciznijih gravitacijskih mjerenja valova. Gravitacijski valovi supernove, treptanje pulsara, binarno spajanje zvijezda, pa čak i apsorpcija neutronskih zvijezda crnim rupama također mogu biti na horizontu.
LISA kroz oči umjetnika.
Međutim, ne samo LIGO traži gravitacijske valove! U 2030-ih će se lansirati LISA (Laser Interferometer Space Antenna), što će nam omogućiti da pronađemo gravitacione valove supermasivne crne rupe, kao i valove objekata niske frekvencije. Za razliku od LIGO-a, LISA signali omogućuju nam da predvidimo kada i gdje će se dogoditi spajanja, tako da su naši optički teleskopi spremni za snimanje tako velikog događaja. Mjerenja polarizacije kozmičke mikrovalne pozadine omogućit će identifikaciju zaostalih gravitacijskih valova nakon inflacije, kao i drugih signala gravitacijskih valova koji su se akumulirali u milijardama godina. Ovo je potpuno novo područje znanstvenog istraživanja.
Hubbleovo duboko polje, koje sadrži 10 000 galaksija, od kojih su neke zbijene i zgužvane zajedno, najdublji je pogled na Univerzum koji imamo, pokazujući njegov nevjerojatan opseg od najbližih struktura do onih čija svjetlost dolazi do nas već više od 13 milijardi godina. A ovo je tek početak.
Astronomija i astrofizika
Gdje počinje sve novo u astronomiji? Kao da naše trkačke misije nisu bile dovoljno spektakularne. Eksperimenti na zemlji, zraku i svemiru se stalno ažuriraju, dopunjuju novi, snažniji alati; pokrećemo nove misije u svemir. Nedavno pokrenute misije poput Swift, NuSTAR, NICER i CREAM otvorit će nam novi prozor da učinimo sve, od energetskih kozmičkih zraka do utrobe neutronskih zvijezda. HIRMES instrument, zbog plovidbe na SOBI iduće godine na brodu, pokazat će nam kako se diskovi protostaraca pretvaraju u nabujale, plave zvijezde. TESS, koji će se lansirati kasnije ove godine, tražit će potencijalno pogodne planete veličine Zemlje u blizini najsjajnijih i najbližih zvijezda na nebu.
2020. godine lansirat će se instrument IXPE, koji će nam omogućiti mjerenje X-zraka i njihovu polarizaciju, pružiti nam nove informacije o kozmičkim X-zrakama i najgušćim, najmasovnijim objektima (poput supermasivne crne rupe) u svemiru. Izbačen u balon s vrućim zrakom iznad Arktika, GUSTO će nam omogućiti da istražimo Mliječni put i međuzvjezdani medij, ispričati nam faze života zvijezde, od rođenja do smrti. XARM i ATHENA trebali bi revolucionirati astronomiju rendgenskih zraka govoreći nam o stvaranju struktura, struja koje potiču iz galaktičkog centra, a u budućnosti bi čak osvjetljavali tamnu tvar. U međuvremenu, EUCLID će nam pružiti mjerenja udaljenog svemira i omogućiti nam da vidimo tisuće supernova.
I sve to bez da pričamo o velikim NASA-inim misijama poput James Webb svemirskog teleskopa, WFIRST ili četvero kandidata za glavnu misiju NASA-e 2030. godine. Utvrditi koji od potencijalno naseljenih svjetova ima atmosferu i izmjeriti njegov sadržaj; odrediti koji su građevni blokovi života prisutni u molekularnim oblacima i pronaći najudaljenije galaksije; Pronalaženje prvih zvijezda stvorenih iz plina Big Bang kako bi se proučavala njihova formacija i rast - sve ove misije mogu vam pomoći odgovoriti na velika filozofska pitanja odakle dolazi naš svemir i zašto je takav kakav jest.
U isto vrijeme na zemlji se grade masivni teleskopi. Teleskop velike sinoptičke ankete kombinirat će ambicije SDSS-a i Pan-STARRS-a kako bi njihovi teleskopi postali 20 puta snažniji. Array Square Kilometer obećava radio astronomima da će otkriti tisuće novih crnih rupa, a možda čak i izvore koje još ne poznajemo. Također gradimo teleskope klase 30 metara poput GMT i ELT koji mogu skupiti 100 puta više svjetla od Hubblea. Tajne svemira uskoro će nam se otkriti.
Ovo je, naravno, samo vrh ledenog brijega. Svako znanstveno područje, svako pod-područje ima svoj niz zanimljivih eksperimenata i prijedloga, a čak je i ovaj popis predstavljen ovdje daleko od sveobuhvatnog, ne uključuje čak i planetarne znanstvene misije. I iako svemirske agencije imaju poteškoća u financiranju, tisuće i tisuće ljudi rade na tim misijama - planiraju ih, dizajniraju, grade i provode, a zatim analiziraju rezultate. Kad tražite temeljnu istinu o svemiru, pokušavate odgovoriti na ova pitanja:
- Od čega se sastoji svemir?
- Kako je sve oko vas postalo onako kako je postalo?
- Postoji li život u Svemiru osim nas?
- Kakva će biti konačna sudbina svega?
Kao što je NASA-in Thomas Zarbukhen rekao o sadašnjim i budućim misijama poput Hubblea, Jamesa Webba, WFIRST-a i drugih: "Kroz ove vodeće misije razumijemo zašto istražujemo svemir. To je znanost na civiliziranoj razini. Da nismo to učinili, ne bismo bili NASA."
I ne samo NASA-e, već nacionalne i međunarodne organizacije koje djeluju zajedno omogućuju nam traženje odgovora na pitanja koja prije generacije nismo mogli ni postaviti. Kako se otkrivaju tajne svemira, one postavljaju dublja i temeljnija pitanja o našem podrijetlu, sastavu i sudbini. Ovo je najbolje vrijeme za otkrivanje, jer svemir samo postaje svjetliji.
Ilya Khel