Поглед у небо помоћу радио-таласа| Наташа Херли-Вокер (Natasha Hurley-Walker) | TEDxPerth

Радио-астрономија нам пружа моћан увид у порекло и структуру универзума. Астроном др Наташа Херли-Вокер објашњава и дели са нама сјајне слике свемира које нису раније биле приказане.

Овај говор одржан је на локалном TEDx догађају, организованом независно од TED конференција.

Свемир, последња граница.

Први пут сам чула ове речи
када сам имала само шест година

и потпуно су ме инспирисале.

Желела сам да истражим чудне нове светове,

да трагам за новим животом,

да видим све што је универзум
имао да понуди.

Ови снови, ове речи
повеле су ме на путовање,

путовање препуно открића,

кроз школу, универзитет,

до израде докторског рада

и, коначно, до тога да постанем
професионални астроном.

Схватила сам да је стварност

да нећу возити свемирски брод
у догледно време.

Научила сам и да је универзум
чудан, сјајан и огроман,

заправо, превелики да би се истраживао
помоћу свемирског брода.

Тако сам усмерила пажњу
на астрономију, на коришћење телескопа.

Испред себе имате слику ноћног неба.

Можете је видети било где на свету,

а све ове звезде су део
наше локалне галаксије, Млечног пута.

Ако бисте отишли према тамнијем дела неба,

на фино мрачно место,
на пример, у пустињи,

можда бисте видели центар
наше галаксије, Млечног пута,

како се простире пред вама;
стотине милијарди звезда.

То је веома леп призор. Препун је боја.

Понављам, ово је само
локални ћошак нашег универзума.

Можете видети да постоји
чудњикава тамна прашина преко њега.

То је локална прашина

која пригушује светлост звезда.

Али можемо прилично добро
да одрадимо посао.

Само видом можемо да истражимо
наш мали ћошак унивезума.

Могуће је одрадити ствари и боље.

Можете да користите сјајне телескопе
какав је свемирски телескоп Хабл.

Е, сад, астрономи су саставили ову слику.

Назива се Хаблово дубоко поље,

а они су провели неколико стотина сати
у посматрању делића неба

који није већи од вашег нокта на палцу
кад држите испружену руку.

На овој слици

можете видети хиљаде галаксија

и знамо да мора бити
стотине милиона, милијарди галаксија

у целокупном универзуму,

од којих су неке сличне нашој,
а неке веома различите.

Тако помислите: „Океј,
могу да наставим ово путовање.

Лако је - само могу
да користим снажан телескоп

и гледам у небо; нема проблема.“

Заправо је пропуст ако чинимо само то.

То је зато што све
о чему сам до сада причала

користи само видљиви спектар,
само оно што ваше очи могу видети,

а то је малени, минијатурни део
онога што нам универзум може понудити.

Постоје и два веома важна проблема
код коришћења видљивог светла.

Први је прашина коју сам поменула раније.

Та прашина спречава
да видљиво светло дође до нас.

Тако, што се дубље загледамо у свемир,
видимо мање светла.

Међутим, постоји веома чудан проблем
везан за коришћење видљивог светла

да бисмо покушали да истражимо универзум.

Рецимо да стојите на ћошку,
прометном уличном ћошку.

Пролазе кола.

Прилазе кола хитне помоћи.

Имају пиштаву сирену.

(Имитира сирену која пролази)

Чини се да сирена мења висину тона

док се креће према вама и одлази од вас.

Возач кола хитне помоћи
није променио сирену да би вас збунио.

То је производ ваше перцепције.

Звучни таласи, док су се приближавала
кола хитне помоћи,

били су сабијени

и постали су виши.

Док су кола хитне помоћи одлазила,
звучни таласи су се растезали

и њихов тон је звучао као нижи.

Иста се ствар дешава са светлом.

Код предмета који се крећу према нама,

њихови светлосни таласи су сабијени
и делују као више плави.

Код предмета који одлазе од нас,

њихови светлосни таласи
су развучени и делују црвеније.

Ове последице називамо
плавим и црвеним помаком.

Наш универзум се шири,

те се све одмиче од свега другог,

а то значи да све делује као црвено.

Врло је чудно да,
док гледате све дубље у свемир,

удаљенија тела су све даља
и брже се крећу,

те делују црвеније.

Тако, ако се вратим
на Хаблово дубоко поље,

а требало је да наставимо
да завирујемо дубоко у универзум

само уз коришћење Хабла,

када стигнемо до одређене удаљености

све постаје црвено,

а то донекле представља проблем.

На крају стижемо толико далеко

да се све пребацује у инфрацрвено

и не можемо ништа да видимо.

Мора да постоји начин да се ово реши.

У супротном је моје путовање ограничено.

Желела сам да истражим
целокупан универзум,

не само оно што могу да видим,
пре него што се црвени помак умеша.

Постоји једна техника.

Зове се радио-астрономија.

Астрономи користе ово деценијама.

То је фантастична техника.

Приказујем вам радио-телескоп Паркс,
познат по називу од миља, „Чинија“.

Можда сте видели филм.

Радио је заиста сјајан.

Омогућава нам да завиримо у веће дубине.

Прашина му не омета рад,

те можете видети све у свемиру,

а црвени помак је мањи проблем

јер можемо да изградимо пријемнике
који прихватају велики спектар.

Па, шта Паркс види када га окренемо
према центру Млечног пута?

Требало би да угледамо
нешто фантастично, зар не?

Па, видимо нешто интересантно.

Сва прашина се губи.

Као што сам поменула, радио таласи пролазе
право кроз прашину, те нема проблема,

али се поглед веома разликује.

Можемо видети да центар
Млечног пута бљешти,

али то није светлост звезда.

Ова светлост се назива
синхротронско зрачење,

а настаје од електрона који се спирално
крећу око космичких магнетних поља.

Раван је обасјана светлошћу.

Можемо да видимо и чудне ресице
које спадају са тога

и предмете који се наизглед не слажу

са било чим што можемо видети
сопственим очима.

Ипак, веома је тешко протумачити ову слику

јер, као што видите,
веома је мале резолуције.

Радио-таласи имају дугу таласну дужину,

а то чини њихову резолуцију слабијом.

Ова слика је, такође, црно-бела,

па не знамо заиста
какве је боје све на овој слици.

Премотајмо филм до садашњости.

Можемо да изградимо телескопе

који могу да реше ове проблеме.

Овде вам показујем слику
радио-опсерваторије Мурчисон,

фантастичног места
за изградњу радио-телескопа.

Равно је, суво

и, што је најважније, нема радио-таласа;

нема мобилних телефона, вај-фаја, ничега,

само место је без радио-таласа,

те је савршено место
за изградњу радио-телескопа.

Телескоп на коме радим неколико година

зове се Телескоп широког поља у Мурчисону,

а показаћу вам његову изградњу
кроз временски снимак.

Ово је група студената
са основних и постдипломских студија

који се налазе у Перту.

Зовемо их Војска студената,

а они добровољно улажу време
у изградњу радио-телескопа.

Нема додатних поена које добијају за ово.

Они склапају ове диполне
пријемнике за радио-таласе.

Примају само ниске фреквенције
помало налик оним вашег радија или ТВ-а.

Овде их распоређујемо широм пустиње.

Крајња верзија телескопа
покрива 10 квадратних километара

пустиње у Западној Аустралији.

Интересантна ствар
је да нема покретних делова.

Само распоређујемо ове мале антене

у суштини, на жичану ограду.

Прилично је јефтино.

Каблови примају сигнале

са антена

и доводе их до централних
јединица за обраду.

Величина овог телескопа,

чињеница да смо га направили
на површини целе пустиње,

даје нам бољу резолуцију од Паркса.

На крају их сви ови каблови
доводе до јединице

која их шаље супер-компјутеру
овде, у Перту,

а ту ја наступам.

(Уздише)

Подаци о радио-таласима.

Провела сам претходних пет година

радећи са веома тешким,
веома интересантним подацима

којима се нико раније није бавио.

Провела сам пуно времена
у њиховом калибрисању,

проводећи милионе сати
централне процесорске јединице

на супер-компјутерима

и заиста покушавајући
да разумем ове податке.

Са овим подацима,

извели смо истраживање
целокупног аустралијског дела неба,

галактичко и вангалактичко
истраживање свеукупног неба

Телескопа широког поља у Мурчисону,

или, како га ја зовем, GLEAM.

Замислите да одете у Мурчисон,

кампујете под звездама

и гледате према југу.

Видели сте јужни небески пол,

галаксију како се појављује.

Ако посветлим радио-светло,

ово опажамо у нашем истраживању.

Можете видети да галактичка раван
није више затамњена прашином.

Осветљена је синхротронским зрачењем

и хиљаде је тачкица на небу.

Наш Велики Магеланов облак,
наш најближи галактички сусед,

наранџаст је, уместо да буде
препознатљивије плаво-бели.

Дакле, пуно се тога дешава у овоме.
Погледајмо то изблиза.

Ако се осврнемо на галактички центар,

где смо прво видели Парксову слику
коју сам вам раније показала,

која је мале резолуције, црно-бела,

и ако избледимо слику на приказ GLEAM-а,

видећете да се резолуција
повећала стотину пута.

Сада имамо поглед на небо који је у боји,

у техниколору.

То није поглед са лажним бојама.

Ово су праве боје радио-таласа.

Обојила сам најниже фреквенције
црвеном бојом,

највише фреквенције плавом,

а средње зеленом.

То нам даје овај преглед у дугиним бојама.

Ово није тек лажна боја.

Боје на овој слици
говоре нам о физичким процесима

који се одвијају у универзуму.

Тако, на пример,
ако погледате дуж равни галаксије,

осветљена је синхротроном,

који је углавном црвенкасто-наранџаст,

али ако се загледамо,
видимо плаве тачкице.

Ако увећамо слику,

ове плаве тачкице су јонизована плазма

око веома светлих звезда,

а дешава се да блокирају црвено светло,

те изгледају као плаве.

Ово нам може рећи
о регионима где се формирају звезде

у нашој галаксији,

а ми их видимо истог тренутка.

Погледамо у галаксију
и боје нам кажу да су тамо.

Можете видети мехуриће од сапунице,

мале округле приказе око галактичке равни,

а ово су остаци супернове.

Када звезда експлодира,

њена спољашња опна се ослободи

и путује ка споља у свемир
скупљајући материјал,

а то ствара малену опну.

Дуго су се астрономи бавили мистеријом

где су сви остаци супернова.

Знамо да мора постојати
много електрона високе енергије у равни

да би се произвело
синхротронско зрачење које видимо,

а мислимо да их производе
остаци супернове,

али се чини да их нема довољно.

На срећу, GLEAM је веома добар
у уочавању остатака супернове.

Tо је у реду.

Истражили смо наш мали, локални универзум,

али сам желела да одем дубље, даље.

Желела сам да одем изван Млечног пута.

Заправо, видимо веома интересантан
предмет у горњем десном углу,

а ово је локална радио-галаксија,

Центаурус А.

Ако ово увећамо,

видимо да два огромна пера
одлазе у свемир.

Ако погледате право у центар
између ова два пера,

видећете галаксију баш као нашу.

Спирална је. Има прашњави траг.

То је нормална галаксија.

Ови млазеви су, међутим,
видљиви само преко радио-таласа.

Да их посматрамо кроз видљиво светло,
не бисмо ни знали да су тамо,

а они су хиљаде пута већи
од галаксије којој припадају.

Шта се дешава? Шта производи ове млазеве?

У центру сваке галаксије за коју знамо

налази се супермасивна црна рупа.

Е, сад, црне рупе су невидљиве.

Видите само савијање светлости око њих,

а повремено, када звезда
или облак гаса уђе у њихову орбиту,

покидају их плимске силе,

при чему стварају оно
што називамо акреционим диском.

Акрециони диск исијава
јарку светлост у рендгенским зрацима,

а огромно магнетно поље
може да пошаље материјал у свемир

брзином приближној брзини светлости.

Ови млазеви су видљиви преко радио-таласа

и то је оно што видимо
у нашем истраживању.

Па, добро, видели смо
једну радио-галаксију.

Међутим, ако погледате
у горњи део те слике,

видећете још једну радио-галаксију.

Нешто је мања,
а то је због тога што је удаљенија.

Океј, две радио-галаксије.

Видимо ово. У реду је.

Шта је са свим другим тачкицама?

Вероватно су све само звезде.

Нису.

Све су то радио-галаксије.

Свака појединачна тачкица на овој слици

представља удаљену галаксију,

на удаљености од неколико милиона
до неколико милијарди светлосних година,

са супермасивном црном рупом у центру

која гура материјал у свемир
брзином која је слична брзини светлости.

То је невероватна ствар.

Ово истраживање је обимније
од овога што сам вам приказала овде.

Ако се позабавимо
целокупним садржајем истраживања,

видећете да сам нашла
300 000 ових радио-галаксија.

Открили смо све ове галаксије

све до првих супермасивних црних рупа.

Али постоји још једна ствар на овој слици.

Сада ћу вас вратити
право у време настанка свега.

Када је универзум створен,
јавио се Велики прасак,

који је од универзума
направио море водоника,

неутралног водоника.

Када су прве звезде
и галаксије почеле да сијају,

јонизовале су тај водоник.

Тако је универзум
од неутралног постао јонизован.

То је оставило сигнал свуда око нас.

Свуда је, уткан је у нас,

као Сила из „Ратова звезда“.

(Смех)

Пошто се то десило пре много времена,

црвени помак је утицао на сигнал,

па је сад тај сигнал
на веома ниским фреквенцијама.

Исте је фреквенције као моје истраживање,

али је веома слаб.

Његова величина износи милијардити део
било ког предмета у мом истраживању.

Дакле, наш телескоп можда није
довољно осетљив да прими овај сигнал.

Међутим, постоји нови радио-телескоп.

Не могу да имам свемирски брод,

али надам се да могу имати

један од највећих
радио-телескопа на свету.

Градимо Телескоп прегледа
квадратних километара,

нови радио-телескоп,

који ће бити хиљаду пута
већи од телескопа MWA,

хиљаду пута осетљивији
и који ће чак имати и бољу резолуцију.

Требало би да пронађемо
неколико десетина милиона галаксија.

Можда ћу, дубоко у том сигналу,

имати прилику да видим осветљавање
првих звезда и галаксија,

почетак самог настанка времена.

Хвала вам.

(Аплауз)