A Híd, 2003. január-június (3. évfolyam, 85-108. szám)
2003-03-14 / 93. szám
12 A HÍD Tudomány 2003. MÁRCIUS 14. AZ UNIVERZUM VIZSGÁLATA (Nagy távcső, piszkos helyek) 2003 tavaszán egy nagyszabású program végéhez érkezik a NASA: elindítja a "nagy obszervatóriumok" utolsó képviselőjét, az infravörös űrtávcsövet. A csillagászok azt remélik, hogy olyan adatok és képek áradatát zúdítja ránk, amelyet a "nagy öreg"-től, a Hubbleűrtávcsőtől láttunk. A Világegyetem különféle objektumairól akkor alkothatjuk a legteljesebb képet, ha az elektromágneses színkép minden tartományában megvizsgáljuk őket. A NASA a 70-es években kezdte meg azt a nagyszabású programot, amelynek keretében különböző színképtartományokban működő távcsöveket állított Föld körüli pályára. A fenti képeken látható, ugyanaz az égitest (jelen esetben a Centaurus-A galaxis) más-más látványt nyújt az egyes színképtartományokban, más-más információkat nyújtva számunkra. Az ilyen komplex megfigyelésekből ismerhetjük meg igazán egy objektum valódi szerkezetét és különféle tulajdonságait. A Compton Gamma Obszervatórium a legnagyobb energiájú, legrövidebb hullámhosszú gamma-tartományban észlelt, dcy 2000-ben véget ért küldetése: technikai problémák miatt megsemmisítették a Föld légkörében (a CGRO-nál 50-szer érzékenyebb GLAST - Gamma-ray Large Area Space Telescope - 2005-ben kerül majd Föld körüli pályára). A röntgen-tartományban napjaink legjobb távcsöve a Chandra, amelynek eredményeivel már többször találkozhattak rovatunkban. Az űrtávcsövek koronázatlan királya azonban vitathatatlanul a leglátványosabb felvételeket készítő Hubbleűrtávcső, amely 1990 óta végzi fáradhatatlanul munkáját - olyan eredményeket érve el, amelyek forradalmasították a csillagászatot. Az utolsó nagy távcső az infravörös tartományt vizsgálja Az optikai mellett a Hubble a színkép ultraibolya tartományában is végez megfigyeléseket, és "bemerészkedett" az infravörösbe is. Hamarosan azonban egy olyan űrtávcső áll Föld körüli pályára, amelynek az infravörös tartomány lesz a fő észlelési területe. A hamarosan felbocsátásra kerülő Space Infrared Telescope Facility (SIRTF) - ahogyan egyenlőre nevezik - a remények szerint azt az űrt fogja betölteni, amelyet a három másik nagy űrtávcső hagyott hátra a színképben. A csillagászok azt remélik, hogy olyan adatok és képek áradatát zúdítja ránk, amelyet a "nagy öreg"-től, a Hubbleűrtávcsőtől láttunk. A 85 centiméteres tükörrel rendelkező obszervatórium segítségével a korai Univerzum objektumait, valamint olyan égitesteket tanulmányozhatunk, amelyek alig bocsátanak ki hőt, s "átláthatunk" a legporosabb területeken is. Az infravörös űrtávcső az Univerzum "idős, hideg és koszos helyeit" deríti majd fel. Az űrtávcsövet már átszállították a Lockheed Martin cég kaliforniai székhelyéről a floridai Kennedy-űrközpontba. Indítását április 15-én tervezik, egy Delta-2-es rakétával. A NASA pályázatot írt ki a távcső új nevére, amelyet a remények szerint még a start előtt lezárnak. Az elektromágneses spektrum infravörös (IR) tartománya közvetlenül az optikai tartomány mellett található. Hullámhossza 760 nanométertől (0,76 mikrométer) - az ún. szubmilliméteres tartománnyal együtt - az 1 mm-ig terjed. Az igazi IR-tartomány azonban csak a 0,76-tól a 15 mikrométerig tartó szakasz, amit három részre oszthatunk fel (közeli infravörös - 0,76-1,3 mikrométer; középső infravörös - 1,3-3,0 mikrométer és távoli infravörös - 3,0-15 mikrométer). Az infravörös sugárzást hősugárzásként is emlegetik (gondoljunk az infralámpára). Ennek ellenére a közeli és középső infravörös tartományban erőteljesen sugárzó források még optikai felvételeken is megjelenhetnek. Ennél nagyobb hullámhosszokon már csak elektronikus adatrögzítés lehetséges. A szubmilliméteres tartomány gyakorlatilag átmenetet képez az infravörös és a mikrohullámú között, de a csillagászatban általában infravörösként hivatkoznak rá. (Meg kell jegyeznünk, hogy az elektromágneses spektrum felosztásának számos változata van.) Egyes objektumokról - legyenek akár pontszerű vagy kiterjedt források - sokkal több információt nyerhetünk, ha az IR-tartományban vizsgáljuk őket, így a csillagászat egyik ága az infravörös források felkutatásával és vizsgálatával foglalkozik. Mivel a földi légkör gyakorlatilag csak a magasszintű vízfelhők, vagyis kb. 3000 méter felett átlátszó a teljes infravörös sugárzásra, illetve maga is zavaró infravörös sugárzást bocsát ki, az ilyen jellegű megfigyeléseket repülőgépekről és műholdakról lehet a leghatékonyabban végezni. (Korábban léggömbökre szerelt berendezésekkel is próbálkoztak.) A műszerek saját kisugárzása is zavarja az észlelést, így az abszolút nulla fokhoz közeli hőmérsékletre kell lehűteni őket. A műszerek fejlődésének köszönhetően számos földi telepítésű óriástávcső (pl. a hatalmas Keck-teleszkópok) is végez infravörös megfigyeléseket. Az első igazán nagy eredmények az IRAS (Infrared Astronomical Satellite) infravörös csillagászati műhold pályára állítása után születtek meg (1983). 1995-ben indított utódja a nagy sikerű ISO (Infrared Space Observatory) volt, amely 1998-ig működött. 1997-ben a Hubble-űrtávcső is kapott egy infravörös műszert. Az infravörös csillagászat aranykorát éli, nagyon fontos dolgokat árulva el az Univerzumról. Mit vizsgálhatunk legjobban az IR- ben? Galaxisunkban erős infravörös forrás a csillagközi poranyag, különösen a születő csillagok körüli részletei (sötét molekulafelhők). Nagyon izgalmasak a születő bolygórendszerek porban gazdag anyagkorongjai, pl. a Beta Pictoris nevű csillag esetében. A Tejútrendszeren túl - amellett, hogy a spirálgalaxisok poranyagának sugárzása az uralkodó - sok aktív galaxis is erős IR-forrásnak bizonyult. Azokból a csillagvárosokból, ahol robbanásszerűen heves csillagkeletkezés zajlik, szintén sok infravörös sugárzást foghatunk. A legizgalmasabb azonban a már említett kozmikus infravörös háttér, amelynek segítségével a galaxisok és csillagok fejlődésébe pillanthatunk be, az egészen távoli múltba tekintve vissza. Az eddigi legjobb infravörös űrtávcső Még az eredeti tervekhez képest jelentősen "karcsúsított" Sí RTF műszereinek érzékenysége is jelentősen meghaladja az ISO-ét (kb. százszoros javulás várható), s 2-3 hét alatt annyi adatot tud majd gyűjteni, mint az IRAS a teljes üzemelése során. A SIRTF tudományos célkitűzései között az alábbiak szerepelnek: barna törpék és Naprendszeren kívüli bolygók keresése, aktív galaxismagok és Seyfert-galaxisok (melyek energiakibocsátása eléri a kvazárokét) tanulmányozása, a korai Univerzum (távoli objektumok) megfigyelése, protoplanetáris és planetáris porkorongok felfedezése és tanulmányozása, a Neptunuszon túli jeges kisbolygó-övezet, a Kuiper-öv tanulmányozása. Ezen problémák vizsgálata alapján megválaszolhatók lennének olyan lényeges kérdések, mint:- A galaxisok tömegének jelentős részét kitevő "sötét anyag" mekkora hányada van jelen barna törpék formájában?- Milyen mechanizmus alapján működnek (energetikailag) az Univerzum legfényesebb objektumai?- Hogyan keletkeznek a galaxisok?- Milyen gyakoriak a bolygórendszerek a közeli csillagok körül? Az SIRTF rövidítés első betűje eredetileg (a 80-as években) az űrrepülőgépre utalt (shuttle). Időközben felismerték, hogy előnyösebb, ha a mesterséges hold távolabbi pályára áll, mint ami akkor lenne lehetséges, ha az űrrepülőgép rakteréből emelik ki. Ezzel elvész ugyan a későbbi karbantartó űrutazások lehetősége, de a nagyobb távolság a zavaró földi eredetű infravörös háttértől ezért bőven kárpótol. A mostani tervek szerint a közel 1 tonnás SIRTF Nap körüli pályára áll, s 2.5-től 5 évig terjedő várható élettartama alatt a Földtől egyre távolabb kerül. A távcső berilliumból készült fent látható főtükrének átmérője 85 cm. A megfigyelési hullámhossztartomány 3- tól 180 mikrométerig terjed. Az indításkori tömeg jelentős részét teszi ki az a 360 liter folyékony hélium, amellyel az infravörös érzékelők 5,5 Kelvinre (kb. - 268 Celsius-fok) való hűtését oldják meg. Összefoglalva: a SIRTF megfigyelései olyan adatokkal szolgálhatnak a csillagászok számára, melyekből jobban megérthetik a bolygórendszerek, a csillagok és a galaxisok keletkezésének mechanizmusát.
