ESO

European Southern Observatory

Osiąganie nowych granic w astronomii

ESO i astronomia

2

gwiazd. Dzięki tej technologii może uda nam się znaleźć odpowiedź na fundamentalne pytanie: czy gdzieś, we Wszechświecie, poza Ziemią, istnieje życie?

ESO jest wiodącą na świecie międzyrządową organizacją astronomiczną. Prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, budowania i użytkowania potężnych naziemnych urządzeń obserwacyjnych. W roku 2012 minęło 50 lat od podpisania Konwencji ESO, na mocy której utworzono organizację. Z kolei rok 2013 to 50 rocznica długiej i owocnej współpracy ESO z Chile.

Astronomia uważana jest za jedną z najstarszych nauk. Majestatyczna Droga Mleczna, rozciągająca się na niebie w pogodną noc, musiała być inspirującym widokiem dla ludzi żyjących w różnych stuleciach i w różnych kulturach. Pozostaje inspirująca nawet dzisiaj. Astronomia jest jedną z najdynamiczniej rozwijających się dziedzin nauki. Używa najbardziej zaawansowanych technologii i najbardziej skomplikowanych technik dostępnych naukowcom. Dzięki temu możliwe stają się badania obiektów znajdujących się na krańcach obserwowalnego Wszechświata, w tym wykrywanie planet w pobliżu innych

Obserwatorium La Silla Paranal jest prowadzone przez ESO w dwóch miejscach na pustyni Atakama w Chile. La Silla jest miejscem, w którym zainstalowano kilka teleskopów o zwierciadłach do 3,6 m średnicy. Flagowym urządzeniem ESO jest natomiast VLT (Very Large Telescope — Bardzo Duży Teleskop) na szczycie góry Cerro Paranal.

Każdego roku naukowcy z całego świata składają około 1700 wniosków o czas obserwacyjny na teleskopach ESO. W sumie aplikują o trzy do pięciu razy więcej nocy niż jest dostępnych. Tak ogromne zainteresowanie badaczy

Obserwatorium Paranal, miejsce działania teleskopu VLT.

3

Tim de ZeeuwDyrektor Generalny ESO

świadczy o tym, że ESO to najbardziej produktywne naziemne obserwatorium na świecie. Świadczy o tym także liczba recenzowanych publikacji opartych o dane z ESO. W 2012 roku ukazało się ich 871, a to statystycznie około dwie na każdy dzień roku.

ESO reprezentuje także Europę w Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), międzykontynentalnej współpracy z Ameryką Północną, Azją Wschodnią i Chile. Partnerzy ALMA zarządzają tym unikalnym instrumentem na płaskowyżu Chajnantor w Chile. Sieć ALMA zainaugurował w 2013 roku Prezydent Chile, Sebastián Piñera, ale

ES

O/J

. Gir

ard

wczesna faza testowych obserwacji za pomocą częściowej sieci anten rozpoczęła się już w 2011 r.

Kolejnym etapem, w ramach misji ESO jako siły napędowej astronomii naziemnej, będzie budowa E-ELT (European Extremely Large Telescope — Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu Europejskiego), z segmentowym lustrem głównym o średnicy 39 m. Program E-ELT został przyjęty w 2012 r., a początek działania teleskopu jest planowany na rok 2024. E-ELT będzie największym okiem świata na niebo, największym teleskopem optycznym i pracującym w podczerwieni na świecie.

LA SERENALA SERENA

ANTOFAGASTAANTOFAGASTA

SAN PEDRODE ATACAMASAN PEDRODE ATACAMA

Cerro La PeinetaCerro La Peineta

Cerro Las CampanasCerro Las Campanas

Cerro CinchadoCerro Cinchado

Cerro TololoCerro Tololo

Cerro PachónCerro Pachón

Cerro GuatulameCerro Guatulame

4

Obserwatoria ESO

VLT obejmuje także cztery ruchome Teleskopy Pomocnicze (Auxiliary Telescopes) o średnicach 1,8 m, stanowiące część Interferometru VLT. W Paranal znajdują się także dwa potężne teleskopy do przeglądów nieba: VST oraz VISTA.

Przyszły 39-metrowy teleskop E-ELT zostanie wybudowany na Cerro Armazones, zaledwie 20 km od Obserwatorium Paranal. Po uruchomieniu będzie zintegrowany z systemem Paranal.

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) — z 66 olbrzymimi 12-metrowymi i 7-metrowymi antenami — to projekt realizowany we współpracy pomiędzy Europą, Ameryką Północną,

Północne rejony Chile, których część zajmuje pustynia Atakama, charakteryzują się wyjątkowo czystym i ciemnym niebem, a to warunki ułatwiające obserwacje centrum Drogi Mlecznej i dwóch Obłoków Magellana.

Pierwsze obserwatorium ESO zostało wybudowane na La Silla na wysokości 2400 m nad poziomem morza, 600 km na północ od Santiago w Chile. Jest wyposażone w kilka teleskopów optycznych ze zwierciadłami o średnicach do 3,6 m. W jednym z takich teleskopów zainstalowany został spektrograf HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) służący do „łowienia” planet pozasłonecznych.

Na wysokości 2600 m n.p.m. znajduje się Paranal, jedno z najsuchszych miejsc na Ziemi, miejsce, gdzie stoi teleskop VLT. Paranal znajduje się około 130 km na południe od Antofagasty w Chile i 12 km od wybrzeża Pacyfiku. VLT nie jest pojedynczym teleskopem, ale siecią czterech Teleskopów Głównych (Unit Telescopes), z których każdy ma zwierciadło o średnicy 8,2 m.

Azją Wschodnią i Chile. Jest to najwyżej położone z obserwatoriów ESO, znajdujące się na płaskowyżu Chajnantor na wysokości 5000 m n.p.m. — jedno z najwyżej położonych obserwatoriów na świecie. Na Chajnantor znajduje się także Atacama Pathfinder Experiment (APEX), 12-metrowy teleskop milimetrowy i submilimetrowy.

Siedziba ESO znajduje się w Garching, niedaleko Monachium (Niemcy). Jest to naukowe, techniczne i administracyjne centrum ESO. Organizacja posiada także biuro w Santiago w Chile.

Mapa pokazuje gdzie ESO rozmieściło swoje chilijskie obserwatoria.

Siedziba ESO koło Monachium w Niemczech.

Chile

Garching, Niemcy

5

Cle

m &

Ad

ri B

acri

-No

rmie

r (w

ing

sfo

rsci

ence

.co

m)/

ES

OE

SO

/Jo

sé F

ranc

isco

Sal

gad

o (j

ose

fran

cisc

o.o

rg)

Obserwatorium La Silla.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) na płaskowyżu Chajnantor.

Widok z lotu ptaka na Obserwatorium Paranal. Po lewej znajduje się VLT na szczycie Cerro Paranal, a po prawej podczerwony teleskop VISTA.

E-ELT na Cerro Armazones (wizja artysty).

J. L

. Dau

verg

ne &

G. H

üdep

ohl

(ata

cam

apho

to.c

om

)/E

SO

5

6

Odkrycia naukowe ESO

1. Gwiazdy okrążające supermasywną czarną dziurę w Drodze Mlecznej Kilka teleskopów ESO uczestniczyło w zbadaniu ruchu gwiazd wokół czarnej dziury, która czai się w sercu naszej Galaktyki. Badania były dokładniejsze niż wcześniejsze próby i trwały przez prawie dwadzieścia lat.

2. Przyspieszający Wszechświat Dwa niezależne zespoły badawcze wykorzystały obserwacje wybuchających gwiazd, w tym dane z teleskopów ESO w La Silla i Paranal, do udowodnienia, że rozszerzanie Wszechświata przyspiesza. Za ten wynik przyznano w 2011 r. Nagrodę Nobla z fizyki.

3. Pierwsze zdjęcie planety pozasłonecznej VLT uzyskał pierwsze w historii zdjęcie planety spoza Układu Słonecznego. Planeta ta ma masę pięciokrotnie większą od Jowisza i krąży po orbicie wokół nieudanej gwiazdy — brązowego karła — w odległości około 55 razy większej niż średni dystans Ziemia-Słońce.

4. Rozbłyski gamma — związek pomiędzy supernowymi a zderzającymi się gwiazdami neutronowymi Teleskopy ESO rozwiązały starą kosmiczną zagadkę dotyczącą dwóch rodzajów błysków gamma. Dostarczyły definitywnego dowodu na to, że długie błyski gamma są związane z eksplozjami gwiazd masywnych oraz były w stanie po raz pierwszy zaobserwować światło widzialne od krótkiego błysku gamma, pokazując, że najprawdopodobniej błysk pochodził od gwałtownej kolizji dwóch zderzających się gwiazd neutronowych.

5. Pomiar kosmicznej temperatury VLT wykrył cząsteczki tlenku węgla w galaktyce odległej o prawie 11 mld lat świetlnych. Pozwoliło to astronomom na dokonanie precyzyjnych pomiarów kosmicznej temperatury, po raz pierwszy dla tak odległej epoki, bowiem im dalsza odległość w kosmosie, tym starsze obiekty możemy zaobserwować.

6. Najstarsza znana gwiazda w Drodze Mlecznej Korzystając z VLT, astronomowie zmierzyli wiek najstarszej gwiazdy w naszej Galaktyce. Wiek 13,2 mld lat oznacza, że gwiazda narodziła się w najwcześniejszej fazie powstawania Wszechświata. W gwieździe należącej do Drogi Mlecznej wykryto także uran, który został wykorzystany do oszacowania wieku Galaktyki.

7. Błyski z supermasywnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej Dwa teleskopy, VLT i APEX połączyły siły, aby zbadać błyski w pobliżu supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej, ujawniając materię rozciąganą w jej silnym polu grawitacyjnym. Ponadto obserwacje z VLT pokazały potężne błyski w podczerwieni pochodzące z otoczenia czarnej dziury. To silna sugestia, że obiekt bardzo szybko rotuje.

8. Bezpośrednie pomiary atmosfer planet pozasłonecznych Atmosfera wokół planety pozasłonecznej z kategorii superziem została po raz pierwszy przeanalizowana dzięki badaniom przeprowadzonym na teleskopie VLT. Planetę znaną jako GJ 1214b obserwowano, gdy przemieszczała się przed swoją gwiazdą i część światła gwiazdy przeszła przez planetarną atmosferę.

9. Najliczniejszy układ planetarny Astronomowie używający spektrografu HARPS odkryli system planetarny zawierający co najmniej pięć planet, okrążających podobną do Słońca gwiazdę HD 10180. Układ prawdopodobnie zawiera jeszcze dwie dodatkowe planety, z których jedna być może jest najmniej masywną planetą spośród odkrytych do tej pory. Co więcej, naukowcy uzyskali dowód, że odległości planet od ich gwiazdy są opisane regularną zależnością, podobnie jak ma to miejsce w Układzie Słonecznym.

10. Ruchy gwiazd Drogi Mlecznej Po ponad 1000 nocy obserwacji w La Silla, rozciągających się na okres 15 lat, astronomowie zbadali ruchy ponad 14 000 podobnych do Słońca gwiazd znajdujących się w sąsiedztwie Układu Słonecznego. Okazało się, że nasz galaktyczny dom ma znacznie bardziej turbulentne i chaotyczne życie, niż do tej pory zakładano.

10 najważniejszych odkryć astronomicznych z ESO:

7

4 6

8 9

1 2 3

7

10

8

Galaktyka Centaurus A (NGC 5128). Zdjęcie wykonano instrumentem Wide Field Imager, zamontowanym na 2,2-metrowym teleskopie MPG/ESO w Obserwatorium La Silla w Chile.

Spektakularny widok na gwiezdny żłobek IC 2944 opublikowany z okazji 15-lecia teleskopu VLT.

9

ES

O. D

zięk

i up

rzej

mo

ści:

VP

HA

S+

Co

nso

rtiu

m/C

amb

rid

ge

Ast

rono

mic

al S

urve

y U

nit

Obszar gwiazdotwórczy Mgławica Carina sfotografowany przez VLT Survey Telescope w Obserwatorium ESO Paranal. Przy wykonaniu zdjęcia uczestniczył Sebastián Piñera, Prezydent Chile.

10

Teleskop VLT

Teleskop VLT (Very Large Telescope — Bardzo Duży Teleskop) to flagowy instrument europejskiej astronomii optycznej na początku trzeciego tysiąclecia. Jest najbardziej zaawansowanym instrumentem optycznym na świecie, obejmującym cztery Teleskopy Główne o dużych zwierciadłach o średnicach 8,2 m i cztery ruchome 1,8-metrowe Teleskopy Pomocnicze, które mogą pracować razem jako interferometr.

8,2-metrowe Teleskopy Główne mogą być także używane pojedynczo. Są tak potężne, że jeden jest w stanie uzyskać obrazy obiektów astronomicznych

cztery miliardy razy słabszych niż te, które widzimy na nocnym niebie gołym okiem.

Zestaw instrumentów VLT jest najambitniejszym wśród dostępnych dla pojedynczego obserwatorium. Obejmuje kamery i spektrografy, które pokrywają szeroki zakres widma, rozciągający się od ultrafioletu (fale o długości 0,3 µm) do średniej podczerwieni (20 µm).

8,2-metrowe teleskopy są umieszczone w zwartych, kontrolowanych termicznie budynkach, które obracają się synchronicznie z teleskopami. Znacząco

minimalizuje to wpływ lokalnych warunków atmosferycznych, takich jak turbulencje powietrza w tubusie teleskopu, które mogą wynikać z wiatru i wahań temperatury.

Pierwszy z Teleskopów Głównych rozpoczął regularne obserwacje naukowe 1 kwietnia 1999 r. VLT wywarł ogromny wpływ na astronomię obserwacyjną. Jest najbardziej efektywnym indywidualnym urządzeniem naziemnym na świecie. Wyniki VLT prowadzą do publikacji średnio ponad jednego recenzowanego artykułu naukowego dziennie.

Teleskop VLT o zachodzie słońca.

ES

O/G

.Hüd

epo

hl (a

taca

map

hoto

.co

m)

11

Instrumenty na VLT.

UT1 (Antu)

NACOCRIRES (2016)FORS2KMOS

UT2 (Kueyen)

FLAMESX-SHOOTERUVES

UT3 (Melipal)

SPHEREVISIR (2015)VIMOS

VST

OmegaCAM

VISTA

VIRCAM

VLTI

MIDIAMBERInstrument własny obserwatoraGRAVITY (2016)MATISSE (2016)

VLT

ESPRESSO (2016)

UT4 (Yepun)

AOF (2016)HAWK-ISINFONIMUSE LGS

12

Optyka adaptatywna

przez komputery, mogą w czasie rzeczywistym korygować zaburzenia powodowane przez turbulencje w ziemskiej atmosferze, dając zdjęcia prawie tak ostre, jak te wykonywane z przestrzeni kosmicznej. Optyka adaptatywna pozwala skorygowanemu systemowi optycznemu na dostrzeżenie z powierzchni Ziemi dokładniejszych szczegółów dla znacznie słabszych obiektów astronomicznych niż byłoby to możliwe bez jej stosowania.

Optyka adaptatywna wymaga dość jasnej gwiazdy jako punktu odniesienia, na dodatek znajdującej się bardzo blisko badanego obiektu. Wspomniana gwiazda jest wykorzystywana do pomiarów zaburzeń powodowanych przez atmosferę, a zwierciadło w czasie rzeczywistym koryguje jej obraz. Ponieważ odpowiednio jasne gwiazdy nie są dostępne w dowolnym punkcie nocnego nieba, astronomowie tworzą „sztuczne gwiazdy” rozświetlając silnym promieniem lasera

górną warstwę atmosfery na wysokości 90 km. Dzięki „laserowym gwiazdom” prawie całe niebo może być obserwowane z użyciem optyki adaptatywnej.

ESO współpracując z kilkoma europejskimi instytutami i firmami odegrało wiodącą rolę w rozwoju optyki adaptatywnej i technologii „laserowej gwiazdy”. To dzięki tej technologii udało się po raz pierwszy bezpośrednio zaobserwować planetę pozasłoneczną (zob. str. 6), a także przeprowadzić szczegółowe badania otoczenia czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej (zob. str. 6).

Następna generacja optyki adaptatywnej zostanie zainstalowana zarówno na VLT, jak i na E-ELT. Będzie składać się z kilku „laserowych gwiazd” na VLT, a także zaawansowanych instrumentów optyki adaptatywnej, np. do poszukiwania planet. Jeszcze bardziej zaawansowane systemy, przeznaczone do E-ELT, są obecnie w fazie opracowywania.

Turbulencje w ziemskiej atmosferze powodują, że zdjęcia wykonane nawet w optymalnych warunkach, w tym w obserwatoriach należących do ESO w Chile, wymagają korekcji. Ruchy powietrza czy różnice temperatur powietrza na różnych wysokościach, powodują mruganie gwiazd, które co prawda podziwiają poeci, ale które frustruje astronomów, bo zaburza szczegółowy widok Kosmosu. Prowadząc obserwacje bezpośrednio z przestrzeni kosmicznej, astronomowie mogą ominąć zaburzające efekty atmosferyczne, ale duże koszty budowy i użytkowania teleskopów kosmicznych, w porównaniu do urządzeń naziemnych, ograniczają rozmiary teleskopów, które jesteśmy w stanie umieścić poza Ziemią.

Astronomowie postanowili rozwiązać ten problem przez stworzenie techniki nazwanej optyką adaptatywną (lub optyką adaptacyjną). Skomplikowane deformowalne zwierciadła, kontrolowane

Schemat działania optyki adaptatywnej.

Promienie światła

Turbulencje atmosferyczne

Lustro wtórne

Lustro główne

Lustro deformowalne

Komputer Pomiar turbulencji

Kamera astronomiczna

13

Laser PARLA na VLT. Laser jest używany do wytwarzania w atmosferze sztucznej gwiazdy na wysokości około 90 km.

ES

O/G

.Hüd

epo

hl (a

taca

map

hoto

.co

m)

13

1414

Interferometr VLT (VLTI)

Pojedyncze teleskopy VLT mogą pracować razem w formie wielkiego Interferometru VLT (VLTI), pozwalając astronomom na dostrzeżenie detali 16 razy lepiej niż w przypadku jednego teleskopu. Dzięki VLTI można zobaczyć szczegóły na powierzchni gwiazd, a nawet badać bliskie otoczenie czarnej dziury w centrum innej galaktyki.

Promienie światła z teleskopów są w VLTI łączone razem za pomocą skomplikowanego systemu zwierciadeł w podziemnych tunelach, w których długości ścieżek światła muszą być utrzymywane z dokładnością lepszą niż jedna tysięczna milimetra na 100 metrów. Za pomocą 130-metrowego „teleskopu wirtualnego” VLTI można prowadzić pomiary odpowiadające dostrzeżeniu z powierzchni Ziemi główki śruby na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), znajdującej się na orbicie na wysokości 400 km.

Panoramiczny widok tunelu interferometru VLTI.

Jeden z czterech teleskopów 1,8-metrowych, część interferometru VLTI.

1515

Teleskopy Pomocnicze VLTI

Teleskopy Pomocnicze są nietypowe — samowystarczalne w swoich kopułach ochronnych, z własną elektroniką, wentylację, hydrauliką i systemami chłodzenia, a nawet z własnymi transporterami, które podnoszą teleskopy i przemieszczają je pomiędzy pozycjami obserwacyjnymi.

Chociaż 8,2-metrowe Teleskopy Główne mogą być połączone jako VLTI, przez większość czasu są wykorzystywane w pojedynkę. W trybie obserwacji interferometrycznych są dostępne jedynie przez ograniczoną liczbę nocy w roku.

Aby wykorzystać moc VLTI każdej nocy, zbudowano cztery mniejsze Teleskopy Pomocnicze (Auxiliary Telescopes). Są one zamontowane na torach i mogą przemieszczać się pomiędzy określonymi pozycjami obserwacyjnymi. Z tych pozycji promienie świetle są odbijane przez zwierciadła teleskopów i łączone dzięki VLTI.

ES

O/J

osé

Fra

ncis

co S

alg

ado

(jo

sefr

anci

sco.

org

)

Teleskopy do przeglądów nieba

tworząc wielkie archiwa zdjęć i katalogów obiektów, które będą badane przez astronomów w nadchodzących dziesięcioleciach.

Przeglądy dają bezpośrednie wyniki naukowe, a dodatkowo, interesujące obiekty odkryte za ich pomocą stanowią cele dokładniejszych badań zarówno przez sąsiedni VLT, jak i inne teleskopy naziemne i kosmiczne. Teleskopy do przeglądów znajdują się w kopułach stojących blisko VLT i dzielą te same wyjątkowe warunki obserwacyjne oraz podobny, bardzo efektywny model działania.

VISTA ma zwierciadło główne o wielkości 4,1 m i jest najpotężniejszym na świecie teleskopem do przeglądów w bliskiej podczerwieni. W sercu VISTA znajduje się 3-tonowa kamera złożona z 16 detektorów czułych na światło podczerwone, mających razem

67 megapikseli. Instrument posiada największe pole widzenia ze wszystkich astronomicznych kamer podczerwonych.

VST jest najnowocześniejszym 2,6-metrowym teleskopem wyposażonym w OmegaCAM, olbrzymią 268-megapikselową kamerę CCD o polu widzenia ponad cztery razy większym niż obszar Księżyca w pełni. Jest dobrym uzupełnieniem dla VISTA i dokonuje przeglądów nieba w zakresie promieniowania widzialnego.

VST jest efektem współpracy pomiędzy ESO a Obserwatorium Astronomicznym Capodimonte (OAC) w Neapolu, które jest centrum badawczym Włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizycznego (INAF).

W Obserwatorium ESO Paranal zostały umieszczone dwa specjalne teleskopy: Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) oraz VLT Survey Telescope (VST). Są one najpotężniejszymi na świecie teleskopami dedykowanymi fotograficznym przeglądom nieba i znacznie zwiększyły potencjał naukowych odkryć Obserwatorium Paranal.

Wiele z najciekawszych obiektów astronomicznych (od słabych brązowych karłów w Drodze Mlecznej do najodleglejszych kwazarów) to obiekty występujące w kosmosie bardzo rzadko. Próba ich odnalezienia to jak szukanie igły w stogu siana. Największe teleskopy, takie jak VLT czy HST, mogą badać jedynie niewielkie części nieba w danej chwili, ale VISTA i VST zostały zaprojektowane do fotografowania dużych obszarów szybko i dokładnie. Oba teleskopy wykonują obecnie kilka starannie zaplanowanych przeglądów,

Kopuła VISTA. VST: Największy na świecie teleskop przeznaczony do przeglądów nieba w zakresie światła widzialnego.

ES

O/G

. Lo

mb

ard

i (g

lpho

to.it

)

16

17

Ten szerokokątny obraz Mgławicy w Orionie (Messier 42), znajdującej się 1350 lat świetlnych od Ziemi, został uzyskany za pomocą teleskopu VISTA w Obserwatorium ESO Paranal w Chile.

Pierwsze opublikowane zdjęcie z teleskopu VST pokazuje spektakularny obszar gwiazdotwórczy Messier 17, znany także jako mgławica Omega albo mgławica Łabędź.E

SO

/IN

AF-

VS

T/O

meg

aCA

M. D

zięk

i up

rzej

mo

ści:

Om

egaC

en/A

stro

-WIS

E/K

apte

yn In

stit

ute

ES

O/J

. Em

erso

n/V

ISTA

. Dzi

ęki u

prz

ejm

ośc

i: C

amb

rid

ge

Ast

rono

mic

al S

urve

y U

nit

18

ALMA

ale świecą jasno w milimetrowej i submilimetrowej części widma.

ALMA bada obszary, w których tworzą się gwiazdy, systemy planetarne, galaktyki, a nawet te obszary, w których mogłoby powstać życie. Dostarczając naukowcom dokładnych obrazów gwiazd i planet powstających w okolicach Układu Słonecznego, wykrywając odległe galaktyki formujące się na krańcach obserwowalnego Wszechświata, ALMA pozwoli astronomom odpowiedzieć na niektóre z najgłębszych pytań o nasze kosmiczne korzenie.

Promieniowanie milimetrowe i submilimetrowe otwiera nowe okno na zagadkowy zimny Wszechświat, ale tego typu sygnały z Kosmosu są bardzo mocno absorbowane przez parę wodną w ziemskiej atmosferze. Teleskopy czułe na ten zakres promieniowania muszą być budowane wysoko, w suchych miejscach.

Dlatego sieć ALMA, największy istniejący projekt astronomiczny, powstała 5000 metrów nad poziomem morza, na płaskowyżu Chajnantor. Miejsce to, około 50 km na wschód od San Pedro de Atacama w północnym Chile, ma jedną z najsuchszych atmosfer na Ziemi. Astronomowie stwierdzili, że warunki jakie tam panują są w innych miejscach globu

Wysoko na płaskowyżu Chajnantor w Andach Chilijskich, Europejskie Obserwatorium Południowe, wspólnie z globalnymi partnerami, zarządza Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) — najnowocześniejszym teleskopem służącym do badania najchłodniejszych obiektów we Wszechświecie. Promieniowanie to ma długość fali około milimetra i w widmie elektromagnetycznym znajduje się pomiędzy zakresem podczerwonym a falami radiowymi. Znane jest jako promieniowanie milimetrowe i submilimetrowe. ALMA może badać Wszechświat na tych długościach fali z niespotykaną czułością i rozdzielczością, uzyskując obrazy do dziesięciu razy ostrzejsze niż Kosmiczny Teleskop Hubble’a i porównywalne z obrazami z interferometru VLTI.

Promieniowanie o tej długości fali pochodzi od wielkich i zimnych obłoków znajdujących się w przestrzeni międzygwiazdowej, których temperatura wynosi poniżej –263° Celsjusza, a także od najwcześniejszych i najodleglejszych galaktyk we Wszechświecie. Astronomowie wykorzystują ten zakres fal do badania chemicznych i fizycznych warunków w obłokach molekularnych — gęstych obszarach gazu i pyłu, w których rodzą się nowe gwiazdy. Często te obszary Wszechświata są ciemne w zakresie widzialnym,

nieosiągalne. Obserwatorium jest położone tak wysoko, że pracujący w nim astronomowie muszą korzystać z masek tlenowych. Chajnantor znajduje się 750 m wyżej niż obserwatoria na Manua Kea i 2400 m wyżej niż VLT na Cerro Paranal.

Międzynarodowy kompleks astronomiczny ALMA działa w ramach partnerstwa pomiędzy Europą, Ameryką Północną i Azją Wschodnią, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana w Europie przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), w Ameryce Północnej przez U.S. National Science Foundation (NSF), we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) oraz National Science Council of Tajwan (NSC), a w Azji Wschodniej przez National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Academia Sinica (AS) in Taiwan. Konstrukcja i użytkowanie ALMA w imieniu Europy jest kierowane przez ESO, w imieniu Ameryki Północnej przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), a w imieniu Azji Wschodniej przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia wspólne kierowanie i zarządzanie konstrukcją, testowaniem i użytkowaniem ALMA.

Widok z lotu ptaka na płaskowyż Chajnantor, położony 5000 m n.p.m. w Andach Chilijskich, gdzie umieszczono sieć anten ALMA.

19

Cle

m &

Ad

ri B

acri

-No

rmie

r (w

ing

sfo

rsci

ence

.co

m)/

ES

O

Ważąca 100 ton europejska antena ALMA przewożona przez Lore, jeden z olbrzymich transporterów ALMA.A

LMA

(ES

O/N

AO

J/N

RA

O)

20

Galaktyki Anteny to para zaburzonych, zderzających się galaktyk spiralnych, odległych o około 70 mln lat świetlnych. Obraz stanowi połączenie obserwacji ALMA, wykonanych w dwóch różnych zakresach długości fali podczas wczesnej fazy testowej, z obserwacjami w zakresie widzialnym z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (HST).

ALMA to rewolucyjny projekt, złożony z 66 bardzo precyzyjnych anten. Główna sieć pięćdziesięciu anten o średnicach 12 m pracuje razem, jako pojedynczy teleskop — interferometr. Wspiera ją dodatkowa zwarta sieć czterech 12-metrowych i dwunastu 7-metrowych anten. Anteny mogą być przemieszczane po pustynnym płaskowyżu na odległości od 150 m do 16 km, dając ALMA zmienne „powiększenie”.

Superkomputer ALMA (korelator) wykonuje 17 biliardów operacji na sekundę i jest jednym z najszybszych komputerów specjalnego zastosowania na świecie.

Inauguracja ALMA nastąpiła w 2013 r., ale wczesna faza obserwacji naukowych za pomocą częściowej sieci anten rozpoczęła się w 2011 r.A

LMA

(ES

O/N

AO

J/N

RA

O).

Vis

ible

lig

ht im

age:

NA

SA

/ES

A H

ubb

le S

pac

e Te

lesc

op

e

21

APEX

Widok na obszar gwiazdotwórczy w Mgławicy w Orionie uzyskany za pomocą APEX.

Astronomowie mają na Chajnantor jeszcze inne, komplementarne urządzenie pracujące na falach milimetrowych i submilimetrowych: Atacama Pathfinder Experiment (APEX). Jest to 12-metrowy teleskop oparty na prototypowej antenie ALMA, działający na tym samym obszarze, co ALMA. APEX działa znacznie dłużej niż ALMA i teraz, gdy większa sieć została ukończona, przejął rolę wykonywania przeglądów nieba.

Naukowcy wykorzystują APEX do badania warunków panujących wewnątrz obłoków molekularnych, takich jak występujące wokół Mgławicy w Orionie albo Filarów Stworzenia w mgławicy Orzeł. Udało im się zaobserwować tlenek węgla i złożone cząsteczki organiczne, a także naładowane cząsteczki zawierające fluor. Takich związków w obłokach do tej pory nie wykrywano. Dzięki tym obserwacjom, bardziej zrozumiałe wydają się być procesy, które zachodzą w obłokach gazu, a w których powstają nowe gwiazdy.

APEX to projekt realizowany w ramach współpracy Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Onsala Space Observatory oraz ESO. Teleskop jest zarządzany przez ESO.

APEX w blasku Księżyca. E

SO

/B. T

afre

shi (

twan

ight

.org

)E

SO

/Dig

itiz

ed S

ky S

urve

y 2

22

E-ELT

E-ELT będzie większy niż jakikolwiek obecnie działający teleskop optyczny. Zbierze 13 razy więcej światła niż największe tego typu instrumenty działające dzisiaj. Będzie w stanie korygować zaburzenia atmosferyczne, dostarczając obrazów 16 razy ostrzejszych niż Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Będzie wyposażony w nowatorski układ pięciu zwierciadeł, a jego lustro główne złożone będzie z 798 heksagonalnych segmentów o wymiarach 1,4 m każdy, przy grubości zaledwie 5 cm.

Od 2024 r., E-ELT stawi czoło największym wyzwaniom naukowym naszych czasów. Być może jako

Budowa ekstremalnie dużych teleskopów powszechnie uważana jest za najwyższy priorytet w astronomii naziemnej. Spowodują znaczne postępy w wiedzy astrofizycznej, pozwalając na szczegółowe badania obiektów takich jak planety wokół innych gwiazd, pierwsze obiekty we Wszechświecie, supermasywne czarne dziury, a także natura i rozmieszczenie ciemnej materii i ciemnej energii, czyli tego co dominuje we Wszechświecie.

Rewolucyjny teleskop E-ELT będzie miał 39-metrowe lustro główne i stanie się największym teleskopem optycznym i na podczerwień na świecie: „największym okiem świata na niebo”.

pierwszy zaobserwuje planety podobne do Ziemi krążące w strefach życia wokół swoich gwiazd. Znalezienie planety pozasłonecznej z warunkami sprzyjającymi życiu, to bez wątpienia jeden z głównych celów współczesnej astronomii obserwacyjnej. E-ELT będzie służyć także „gwiezdnej archeologii” poprzez badania starych gwiazd i populacji gwiazdowych w sąsiednich galaktykach. Wniesie fundamentalny wkład w kosmologię poprzez pomiary własności pierwszych gwiazd i galaktyk oraz badania natury ciemnej materii i ciemnej energii.

23

Cerro Armazones w nocy. Tutaj zostanie zbudowany E-ELT.

Artystyczna wizja E-ELT.

Kilka prototypowych segmentów dla olbrzymiego zwierciadła głównego E-ELT właśnie przechodzi testy niedaleko siedziby ESO w Garching w Niemczech.

Taniec trzech planet nad La Silla. Nad okrągłymi kopułami teleskopów widać trzy planety Układu Słonecznego — Jowisza (na górze), Wenus (na dole po lewej) i Merkurego (na dole po prawej) – uwikłane w swój kosmiczny taniec.

24

ES

O/Y

. Bel

etsk

y

25

La Silla

aktywna), a technologia opracowana przez ESO jest obecnie stosowana w VLT i w większości największych teleskopów na świecie.

Od 1977 r. w La Silla pracuje 3,6 metrowy teleskop ESO. Po kilku istotnych modernizacjach pozostaje w czołówce teleskopów klasy 4 m na półkuli południowej. To wraz z nim pracuje czołowy łowca planet: spektrograf HARPS o niebywałej precyzji.

Infrastruktura La Silla jest także wykorzystywana przez kraje członkowskie ESO do projektów

celowych, takich jak szwajcarski 1,2-metrowy Teleskop Leonarda Eulera, teleskopy do śledzenia błysków gamma: Rapid Eye Mount (REM) oraz TAROT (Télescope à Action Rapide pour les Objets Transitoires), a także teleskopy bardziej uniwersalne, takie jak 2,2-metrowy MPG/ESO oraz duński teleskop 1,54-metrowy. 67-megapikselowa kamera Wide Field Imager na 2,2-metrowym teleskopie MPG/ESO uzyskała wiele spektakularnych zdjęć obiektów niebieskich, z których liczne stały się ikonami fotografii astronomicznej.

Obserwatorium La Silla, położone 600 km na północ od Santiago w Chile, na wysokości 2400 m n.p.m., jest „twierdzą” ESO od lat 60. XX wieku. To tutaj ESO ciągle posiada dwa najlepsze teleskopy klasy 4 m na świecie, dzięki którym La Silla zajmuje pozycję jednego z najbardziej produktywnych naukowo obserwatoriów na świecie.

3,58-metrowy teleskop NTT (New Technology Telescope — Teleskop Nowej Technologii) stanowił przełom w inżynierii i projektowaniu teleskopów. Był pierwszym teleskopem na świecie z komputerowo kontrolowanym zwierciadłem głównym (optyka

26

Od pomysłu do publikacji naukowej: przepływ danych

Proces obserwacji przy użyciu teleskopów ESO rozpoczyna się gdy astronomowie z całego świata nadsyłają opisy proponowanych projektów. Wnioski obserwacyjne są recenzowane przez ekspertów wywodzących się ze społeczności naukowej, a zaaprobowane projekty są następnie poszerzane o dokładny opis obserwacji, które należy wykonać.

Wszystkie zgromadzone dane naukowe i kalibracyjne są przechowywane w Archiwum Naukowym ESO. Obejmuje ono kompletny zestaw wszystkich obserwacji uzyskanych od początku działania VLT w Obserwatorium Paranal, interferometru VLTI oraz teleskopów VISTA i VST. Zawiera także obserwacje wykonane teleskopami w La Silla oraz submilimetrowym radioteleskopem APEX na Chajnantor. Obserwacje przechowywane w archiwum zazwyczaj

stają się dostępne publicznie po roku od ich wykonania, co pozwala na ich wykorzystanie przez innych naukowców.

Tradycyjnym sposobem prowadzenia obserwacji jest przydzielanie określonych dni, w których astronomowie muszą pojechać do teleskopu, aby osobiście przeprowadzić obserwacje, przy pomocy personelu obserwatorium. Tryb ten zwany jest „visitor mode” i pozwala astronomom na bieżąco dostosowywać strategie obserwacyjne, zgodnie z uzyskiwanymi rezultatami, a także warunkami atmosferycznymi. Tych ostatnich nie da się jednak zagwarantować w przydzielonym czasie obserwacyjnym.

By zminimalizować wpływ niekorzystnych warunków atmosferycznych na prowadzenie obserwacji, ESO rozwinęło alternatywny sposób obserwacji

serwisowych, w ramach których planowane obserwacje „ustawiane są w kolejce” i są wykonywane po kolei tylko w momencie, gdy panują odpowiednie do nich warunki. Mimo że ten rodzaj przydzielania czasu obserwacyjnego nie pozwala astronomom decydować w czasie rzeczywistym o strategii obserwacyjnej, ma wiele innych zalet, co powoduje, że tryb serwisowy jest wybierany przez 70% użytkowników VLT.

Centrum danych w siedzibie ESO w Garching koło Monachium (Niemcy), które archiwizuje i dystrybuuje dane z teleskopów ESO.

Współpraca

Istotą misji ESO jest wspieranie współpracy w astronomii. Organizacja odegrała decydującą rolę w tworzeniu Europejskiego Obszaru Badań (European Research Area) dla astronomii i astrofizyki.

Co roku tysiące astronomów z krajów członkowskich i spoza nich prowadzi badania, korzystając z danych zebranych w obserwatoriach ESO. Astronomowie często tworzą międzynarodowe zespoły badawcze, a uzyskane wyniki są publikowane w setkach artykułów naukowych rocznie.

ESO prowadzi rozbudowany program staży dla młodych astronomów ze stopniem doktora oraz dla studentów, przyczyniając się do mobilności europejskich naukowców. Starsi naukowcy z krajów członkowskich i z innych państw pracują okresowo jako goście w placówkach ESO. Dodatkowo ESO posiada aktywny program międzynarodowych konferencji dotyczących czołowych tematów badań astronomicznych i technologii, a także udziela wsparcia logistycznego międzynarodowemu czasopismu Astronomy & Astrophysics.

Aby udostępniać użytkownikom coraz lepsze teleskopy i instrumenty astronomiczne, ESO ściśle współpracuje z wieloma europejskimi firmami z przemysłu nowoczesnych technologii. Europejski przemysł odgrywa istotną rolę w realizacji projektów ESO. Bez aktywnego i entuzjastycznego udziału partnerów komercyjnych z wszystkich krajów członkowskich i z Chile projekty te nie byłyby możliwe do zrealizowania.

Na polu rozwoju technologii ESO utrzymuje bliskie kontakty z wieloma grupami badawczymi w instytucjach uniwersyteckich w krajach członkowskich. Dzięki temu astronomowie z tych państw są w dużym stopniu zaangażowani w planowanie i budowę instrumentów naukowych do obecnych teleskopów ESO, a także do innych istniejących i planowanych teleskopów. Rozwój instrumentów to spora szansa dla narodowych centrów badań na przyciąganie wielu młodych naukowców i inżynierów.

27

Alvio Renzini podczas konferencji ESO@50, w ramach obchodów 50-lecia Europejskiego Obserwatorium Południowego.

Komisja Europejska oraz EIROforum zobowiązały się do rozszerzenia współpracy.

Grupowe zdjęcie uczestników konferencji Science from Next Generation Imaging Spectroscopic Surveys.

Flagi krajów członkowskich ESO na platformie VLT.

M. M

cCau

ghr

ean

(ES

A)/

ES

O

Siedziba ESOKarl-Schwarzschild-Str. 2, 85748 Garching bei München, NiemcyTel.: +49 89 32006 0 | Fax: +49 89 3202362 | E-mail: information@eso.org E

SO

/T. P

reib

isch

www.eso.org

10.2014 — Polish