Cred ca se poate spune ca este de-a dreptul impresionant cum, la peste 100 de ani de la cele doua Teorii ale Relativitatii, Einstein continua sa fie reperul principal al aproape oricarui efort de mai buna, mai detaliata si mai profunda întelegere a Universului în care traim. Expresii ca “Proiectul Einstein” sau “Dincolo de Einstein” revin frecvent si în presa de specialitate, si în carti si articole, si în presa obisnuita.

TPF - Terrestrial Planet Finder

Aceasta este denumirea proiectului NASA de detectare a planetelor extraterestre. Ideea este simpla, realizarea tehnologica mai putin. Pentru ca este vorba de “blocarea” (ocultarea) interferometrica a luminii unei stele pentru a putea observa planetele sale, evident mult mai mici si mai putin luminoase pentru instrumentele noastre de observare. Performanta va fi echivalenta, cum foarte potrivit s-a spus, cu observarea de departe a unui licurici aflat în lumina unui reflector foarte puternic. În plus, odata identificate asemenea planete, va urma o cercetare amanuntita a suprafetelor si atmosferei lor, în ideea gasirii “semnaturii chimice a vietii”.  (Detalii veti gasi în Stiinta si tehnica 1-2/2002 si 3/2002.) Pornit în 2002, aprobat în 2004, proiectul a primit o puternica lovitura prin rezolutia 20 din 31 ianuarie 2007 a Camerei Reprezentantilor care stabileste limitari imposibile ale cheltuielilor, ducând, daca nu la anularea proiectului, cel putin la trecerea sa pe o “lista de asteptare” a carei durata ar putea fi extrem de lunga. Dar… optimismul se pastreaza si planurile/visele nu se opresc.
De mai mult succes s-ar putea bucura perechea europeana a TPF...

Darwin

Misiunea ESA are o data de lansare deja fixata în jurul anului 2020. Este vorba de o mini flotila de trei telescoape spatiale de 3 m care redirectioneaza lumina catre nava principala unde fasciculele sunt combinate si analizate de reteaua interferometrica instalata la bord. Domeniul de lungimi de unda ales este infrarosul, pentru ca “stralucirea” la aceste lungimi de unda a unei stele este doar de un milion de ori mai mare decât cea a planetelor quasi-terestre din jurul ei, fata de factorul de un miliard în cazul observatiilor în vizibil. (Detalii suplimetre veti gasi în Stiinta si tehnica 1-2-2002)

Supernova  Acceleration Probe

Ne aflam de data aceasta mult mai aproape în timp, anul 2013, cu o misiune care îsi propune sa investigheze pâna la 2000 de supernove îndepartate pe an de-a lungul celor trei ani de functionare planificati, aceasta în scopul clarificarii mecanismului care genereaza acceleratia Universului. (Vezi caseta.)

New Worlds Discoverer

Un alt proiect, subventionat de data aceasta de Institutul NASA pentru Concepte Avansate. Scopul este de a construi în spatiu un sistem eficient de blocare a luminii provenite de la stelele din vecinatatea planetelor care sunt observate. Pentru observarea propriu-zisa se va apela la un telescop în functiune, de exemplu chiar la Telescopul Spatial Webb, mult asteptatul succesor al lui Hubble. (Pentru detalii suplimentare puteti consulta Stiinta si tehnica 9-10/2005).

SIM PlanetQuest

Înca un „cautator de planete”, aflat în faza de definitivare a proiectului. Dar nu doar atât. SIM (Misiunea de Interferometrie Spatiala) va… masura Universul, prin determinari ale pozitiilor si distantelor stelelor, cu o precizie fara precedent. (Informatii suplimentare gasiti în Stiinta si tehnica 3/2002.) Un alt rezultat care se asteapta de la SIM este stabilirea cât mai exacta a datei la care va avea loc unul dintre cele mai dramatice evenimente cosmice, ciocnirea a doi monstri, galaxiile Andromeda si Calea Lactee (eveniment cu care se încheie Dosarul nostru).

LISA

Ca si Constellation X, LISA face parte dintr-un mare program de cercetare denumit „Dincolo de Einstein” (Beyond Einstein). Numele complet este „Laser Interferometer Space Antenna” si este vorba despre o misiune comuna ESA-NASA, care, de fapt va deschide cu adevarat o noua fereastra spre Univers, fereastra gravitationala. Scopul sau este detectarea undelor gravitationale care se produc de exemplu în urma exploziei unei supernove sau atunci când o întreaga stea neutronica este „înghitita” de o gaura neagra sau atunci când doua gauri negre fuzioneaza. Practic imposibile de detectat pe Pamânt, undele gravitationale ne vor furniza informatii decisive privind structura Universului, asa cum deocamdata o stim doar din ceea ce ne spune Relativitatea Generala a lui Einstein.
LISA va opera într-o formatie de trei nave spatiale dispuse în forma de triunghi, cu o distanta de 5 milioane km între fiecare doua dintre ele si urmarind Pamântul de la o distanta de 50 milioane km pe traiectoria sa în jurul Soarelui. (Vezi caseta.)

DESTINY Dark Energy Space Telescope

Un nume cum nu se poate mai potrivit pentru un telescop spatial care va încerca sa ne ajute sa întelegem – sau cel putin sa începem sa întelegem - energia întunecata si modul în care aceasta a influentat si înca o mai face, expansiunea Universului si în care va afecta cu siguranta soarta finala a acestuia. Va face acest lucru pornind de la masuratori de înalta precizie asupra a 3.000 de supernove anual, pe durata celor trei ani ai misiunii sale. În plus, va „scruta” tot prin fereastra infrarosie milioane de galaxii în încercarea de a realiza o noua harta a materiei din Univers. Destiny asteapta acum aprobarea finala. Daca aceasta va veni la timp, ea va putea fi lansata în 2013.

Vom încheia aceasta foarte sumara (si partiala) prezentare a misiunilor spatiale care vor marca cu siguranta începutul secolului urmator, cu un proiect numit viata, adica

LIFE  Lunar Infrastructure For Exploration

Sustinut cu ardoare de Germania si Olanda, prezentat pentru prima oara în mod public în 2005, acest proiect de 1,3 miliarde de dolari urmareste instalarea unui radiotelescop în zona polara de sud a Lunii. El va deschide agenda consiliului ministerial al ESA din ianuarie 2008 si, daca totul va merge bine, ar putea fi lansat între anii 2013-2015. Principala sa sarcina ar fi, din nou, cautarea exoplanetelor într-o fereastra de 1-10 MHz, inutilizabila pe Terra din cauza interferentelor ionosferice. Dar, ceea ce cred ca este si mai important, montarea unei întregi infrastructuri de observatie pe Luna va marca revenirea omului pe primul corp cosmic pe care a pasit vreodata si pe care foarte repede l-a uitat. Este o revenire pe care americanii o planifica pentru anul 2020, cu o perioada de pregatire care va începe anul viitor, în 2008, si care va duce, inevitabil, la instalarea primelor baze permanente de cercetare pe Luna.

Im wunderschönen Monat Mai…

În minunata luna mai. Asa se intituleaza unul dintre cele mai frumoase lieduri ale lui Robert Schumann, din ciclul sau „Dragoste de poet”. Este usor de imaginat despre ce este vorba într-o asemenea culegere de cântece, emotia care le strabate, efectul pe care îl are asupra ascultatorului combinatia cuvânt-muzica… Si regret înca o data ca atâta lume este vaduvita de emotia fara egal a stiintei – în primul rând pentru ca fie nu a avut cine sa le vorbeasca despre ea, fie, din cine stie ce motive, au refuzat sa o primeasca. Am întârziat predarea ultimei parti a acestui Dosar din cauza suitei de stiri din zilele de 9-11 mai. Vi le daruiesc deci, în ordinea publicarii lor, cu o singura exceptie, si fara niciun comentariu în afara de cele doua rânduri de încheiere a întregului Dosar. Deci:

9 mai – La vânatoare dupa a cincea forta

Cu ideea materiei întunecate (si a energiei întunecate) ne-am obisnuit. Si fizicienii, si cosmologii si toti cei interesati de fenomenul stiintific. Cum sa facem „sa o vedem” este însa o problema care ramâne înca fara raspuns. Cel putin pâna acum, adica pâna când Glennys Farrar si Rachel Rosen de la Universitatea din New York sugereaza ca solutia ar putea fi furnizata de o a cincea forta, diferita de cele patru forte fundamentale cunoscute în prezent – tare, electromagnetica, slaba si gravitationala - si care s-ar putea detecta de exemplu în ciocnirea a doua clustere galactice. De ce într-un caz atât de particular? Pentru ca doar obiecte cosmice de asemenea dimensiuni ar putea-o evidentia, indirect, cel putin. „Studiul de caz” ales este cel cunoscut sub numele de „Bullet Cluster”, ciocnirea a doua clustere galactice dintre care unul, comparativ mai mic, patrunde ca un glonte (de unde si numele) în celalalt, extraordinar de mare. Înregistrând apoi viteza cu care „glontele” se departeaza, se poate evalua daca acceleratia sa are o valoare care poate fi explicata exclusiv pe seama fortei de gravitatie. Examinarea datelor furnizate de telescopul spatial Chandra (deci în raze X) arata ca este vorba de o viteza a „frontului de soc” de 4.740 km/s, prea mare pentru a fi produsa doar de gravitatie (vezi Stiinta si tehnica 9/2006). Valoarea poate fi însa explicata daca se accepta existenta unei forte suplimentare care actioneaza între cele doua clustere, tot cu raza mare de actiune si cu o intensitate de 0,4-1,2 ori cât cea a fortei de gravitatie. De ce nu a fost detectata în experimente terestre o asemenea forta? Simplu, pentru ca intensitatea ei se situeaza mult sub pragul de detectie. Consecintele? Necesitatea revizuirii Modelului Standard, cea mai „buna” teorie de care dispunem în prezent, în sensul includerii supersimetriei si a unor particule necunoscute în prezent care sa fie purtatoare ale fortei în plus necesara pentru explicarea rezultatelor înregistrate.

11 mai – Acasa la Mr. Spock

Cine nu îsi aduce aminte pe Mr. Spock, jumatate om, jumatate vulcanian, prim ofiter pe USS Enterprise sub comanda Capitanului James T. Kirk? Ce legatura poate exista între el si NASA? Raspunsul poate fi adus de viitoarea misiune SIM PlanetQuest care urmeaza sa fie plasata pe o orbita solara si care va avea drept obiectiv detectarea de planete quasiterestre locuibile în sistemele unor stele vecine noua. Una dintre aceste stele care urmeaza a fi explorate este 40 Eridani, situata la mai putin de 16,5 a.l. de Pamânt. 40 Eridani (sau Omicron Eridani, sau Keid, de la cuvântul arab qayd care înseamna coaja de ou) este un sistem stelar triplu din constelatia Eridanus, descoperit în 1783 de William Herschel, descoperitorul lui Uranus (1781) si al radiatiei infrarosii. 40 Eridani a fost descoperita initial ca o stea dubla, dupa care, în 1783, un alt mare astronom, Otto Wilhelm von Struve, a descoperit ca una din componente este ea însasi o stea dubla. Ei bine, daca va mai aduceti aminte din universul Star Trek, planeta Vulcan, de pe care provenea Mr. Spock, orbita tocmai steaua 40 Eridani A, una din componentele sistemului triplu despre care am vorbit. Deci SIM PlanetQuest poate foarte bine sa o descopere. Iar noi putem merge chiar mai departe, pentru ca TPF - Terrestrial Planet Finder (daca îsi va reveni)  mai poate face înca un pas si sa caute pe asemenea lumi semnele vietii. Exista deci sanse ca SF-ul sa reuseasca pâna la urma sa devina doar un simplu capitol din cartea stiintei…

11 mai – Decanul de vârsta

Vârsta stelei HE 1523-0901, descoperita de European Southern Observatory, este de 13,2 miliarde de ani, deci este doar cu aproximativ 500 de milioane de ani mai tânara decât Universul! Evaluarea vârstei sale este similara cu datarea cu carbon radioactiv folosita de arheologi, bazându-se pe masuratori asupra elementelor radioactive din stea care înca mai exista si astazi, dupa un proces de dezintegrare radioactiva de câteva miliarde de ani.

11 mai – O noua surpriza… Titanica

Zborul celor doua sonde spatiale Voyager care, în 1980-1981 a furnizat imagini ale atmosferei lui Titan, unul dintre satelitii lui Saturn, a semnalat prezenta hidrocarburilor si a altor molecule organice complexe care ar putea foarte bine sa fie „caramizile” vietii. Datele datorate sondei Cassini si publicate la 11 mai în revista Science ne aduc informatii despre tholini – aerosoli organici aflati la înaltimi mult mai mari decât se credea posibil în atmosfera lui Titan (1000 m). Sunt molecule formate într-un mod diferit decât considerau specialistii care se confrunta astfel cu un proces care s-ar putea foarte bine sa fi avut loc si pe Pamânt în stadiile incipiente ale istoriei sale.

11 mai - Microastronautii

…sau cum ne luam microbii cu noi, chiar si pe navele spatiale! Inevitabil. Si în ciuda celor mai atente si mai sofisticate masuri de curatenie. Aceasta a fost constatarea astronautilor de pe statia spatiala MIR. Pe garnituri de cauciuc din jurul ferestrelor, pe diversele componente ale costumelor spatiale, pe cablurile de cupru – aproape peste tot. Si nu doar pe MIR: pe ISS (Statia Spatiala Internationala), astronautii au descoperit bucati de mucegai pe o placa de care îsi agatau echipamentul de exercitii. Pâna la problemele ridicate de apropierea de o gaura neagra avem probleme mai aproape de noi, aparent mai marunte, dar de care va depinde în mod categoric viata astronautilor.

10 mai – Peste doua miliarde de ani…

Cine nu stie si nu vorbeste astazi despre faimoasa „recesiune a galaxiilor”? Asa a fost descoperita „deplasarea spre rosu”. Simplu spus, toate galaxiile se îndeparteaza de noi si, cu cât sunt mai departe, cu atât viteza lor „de fuga” este mai mare. Cu o mare exceptie: Andromeda, sau galaxia cu indicativul M-31 în catalogul Messier. Aceasta se apropie de noi cu o viteza de 120 Km/s. Ciocnirea finala este inevitabila ca si procesul de fuziune a celor doua care va urma. Ce se va întâmpla atunci? Ce soarta vor avea Soarele si chiar Pamântul (care înca vor exista la acea data)? Doi cercetatori de la Centrul Harvard-Smithsonian de Astrofizica, T.J. Cox si Abraham Loeb, au publicat recent rezultatele unei simulari pe calculator a acestei nemaiazute ciocniri. Va prezentam în încheierea Dosarului nostru cronologia acestui formidabil eveniment, raportata la prezent (P).

P-4,7 miliarde ani

Se naste Soarele. Andromeda si Calea Lactee se afla la o distanta de 4,2 milioane a.l.

P

Andromeda si Calea Lactee se afla la o distanta de 2,6 milioane a.l. Cele doua, împreuna cu alte 30-40 galaxii de mai mici dimensiuni formeaza Grupul Local, cu un diametru de 10 milioane a.l. si o masa de peste o mie de miliarde (1012) de mase solare. El este, la rândul sau, membru al Superclusterului Local (Superculsterul Fecioarei).

P+2 miliarde ani

Andromeda si Calea Lactee au o prima ciocnire, laterala. Cu o probabilitate de 12%, Sistemul Solar este aruncat din discul central al Caii Lactee si ajunge în coada mareica a materiei expulzate din Calea Lactee. Exista chiar si o probabilitate de 3% ca Soarele însusi sa fie integrat în Andromeda. Un tablou coplesitor pentru astronomii de atunci! Vor urma alte si alte ciocniri pâna când totul se va „aseza” într-o super agitatie de stele rotindu-se toate în jurul unui centru de gravitatie comun. Cele doua gauri negre supermasive gemene vor deveni nuclee galactice active, hranindu-se cu abundenta materie stelara disponibila. Ciocnirile de nori de gaz si de praf ne vor arunca la peste 100.000 a.l. de centrul noii structuri galactice – o distanta „de siguranta” fata de gaurile negre gemene centrale.

P+7 miliarde ani

Soarele se pregateste de final. Din el nu a mai ramas decât o uriasa rosie. Din Pamânt n-a mai ramas decât niste zgura. Andromeda si Calea Lactee s-au unit într-o singura galaxie – spuneti-ii de exemplu „Androlacteea” (Cox si Loeb i-au spus Milkomeda). O galaxie eliptica masiva în care nu mai exista nicio urma din spectaculoasele sale brate spirale. Nebunia formarii de stele noi a încetat. Noua galaxie se pregateste si ea de sfârsit si se multumeste cu materia stelara care nu a mai apucat sa fie folosita…

P+100 miliarde ani

Toate galaxiile care nu sunt legate de Grupul Local dispar. Se departeaza de noi cu viteze mai mari decât viteza luminii, asa ca nu mai avem cum sa le vedem. „Ca si frunzele de toamna, toate stelele-au pierit”…Poate ca versurile lui Eminescu vor mai fi citite si atunci si cineva chiar va fi ascultat când se va întreba cum a putut avea o asemenea viziune a sfârsitului, dar cu siguranta ca astronomii de atunci vor scoate definitiv capitolul „Astronomie Extragalactica” de pe lista studiilor lor. Tot ce le va ramâne va fi Androlacteea. Iar editorii de pe atunci ai revistei Stiinta si Tehnica nu vor mai avea motive sa pregateasca pentru cititorii lor un Dosar cu titlul celui pe care vi-l oferim noi astazi…

Pentru a masura viteza de expansiune a Universului sunt folosite supernovele de tip Ia. Acestea apar atunci când avem de-a face cu un sistem stelar binar format dintr-o pitica alba si o giganta rosie. Pitica alba „captureaza” materie din giganta rosie pâna în momentul în care masa ei atinge circa 1,44 mase solare, clipa în care pitica alba explodeaza, devenind o supernova. Acest tip de supernove este bine studiat teoretic si stim ca ele, în momentul exploziei au o luminozitate bine precizata. De asemenea se cunoaste foarte bine variatia în timp a luminozitatii supernovelor de tip Ia. Este suficient sa masuram luminozitatea, la nivelul Terrei, a unei asemenea supernove pentru a determina distanta pâna la ea. Pe de alta parte, masurând deplasarea spre rosu a liniilor spectrale a supernovei, putem determina viteza cu care ea se îndeparteaza de noi. Combinând cele doua valori (distanta si viteza de expansiune) pentru mai multe supernove de acest tip putem estima valoarea acceleratiei expansiunii Universului. Facând aceste calcule pentru cât mai multe supernove de tip Ia, putem trasa o istorie cât mai precisa a evolutiei expansiunii Universului.
Supernova Acceleration Probe (SAP), va fi de fapt un telescop spatial care va avea oglinda principala cu diametrul de 2 m si va lucra în zona infrarosului apropiat. Ca si celelalte mari observatoare spatiale, SAP va fi amplasat în zona punctului L2. (C.R.)

Atunci când o stea masiva îsi termina ciclul de viata, explodeaza, devine o supernova si lumineaza, pentru o scurta perioada de timp, mai puternic decât o întreaga galaxie. În momentul exploziei, cea mai mare parte a masei stelei este expulzata în spatiu. Iar atunci când o stea îsi pierde brusc, sa zicem, noua zecimi din masa sa, atunci ea pierde si doua zecimi din câmpul sau gravitational. Aceasta modificare a câmpului gravitational se propaga sub forma unor unde care deformeaza spatiu-timpul întocmai ca undele produse pe suprafata apei atunci când aruncam o piatra. Subliniem: nu este vorba despre unde electromagnetice ci despre unde care se manifesta în structura spatiu-timpului. Cu cât este mai mare steaua care explodeaza, cu atât mai mare va fi amplitudinea undelor gravitationale. Aceleasi unde gravitationale se produc si în cazul în care doua obiecte masive se rotesc unul în jurul celuilalt (vezi Stiinta si tehnica 03/2005). Sa nu uitam ca însusi Big Bang-ul a produs unde gravitationale... Pâna în prezent s-a încercat detectarea undelor gravitationale cu ajutorul unor observatoare terestre (detalii gasiti în numarul din Stiinta si tehnica indicat mai devreme), dar, deocamdata, nu exista niciun rezultat concret. Motivul este simplu: undele gravitationale se manifesta prin deformari mici ale spatiu-timpului, iar în cazul observatoarelor terestre modificarea de lungime este mai mica decât dimensiunea unui atom de hidrogen! Este nevoie sa se realizeze observatoare de unde gravitationale cu baza de masura foarte mare, imposibil de realizat aici pe Terra (este prea mica planeta noastra!).
Observatorul LISA consta în plasarea în spatiu a trei sisteme interferometrice laser, care vor „zbura” în formatie, distanta dintre ele fiind de ordinul a 5 milioane de km. Masurând modificarea distantelor dintre componente se pot detecta undele gravitationale produse de catre fenomenele cosmice amintite mai devreme. Si se mai cuvine o precizare. Multe dintre teoriile cosmologice contemporane prezic un anumit mod de propagare a undelor gravitationale produse de catre obiectele aflate la mare distanta. Atunci când ele vor fi detectate se vor putea selecta dintre numeroasele teorii actuale pe cele care se apropie mai mult de realitate. (C.R.)