În urmă cu aproape zece ani, ajungeam pentru prima oară la unul dintre cele mai mari observatoare astronomice de pe planetă: Cerro Tololo, situat în Anzii Chileeni. Acolo, împreună cu o echipă de astronomi români, descopeream asteroizi noi și încercam să aflăm mai multe despre orbitele celor care se apropie uneori periculos de mult de Pământ.
Fiind prima dată când vizitam un astfel de observator parcă din povești, amintirea lui mi-a rămas adânc întipărită în memorie ca un loc absolut deosebit, iar faptul că urma să mă întorc acolo, de data aceasta pentru un proiect diferit legat de Universul îndepărtat, m-a entuziasmat total.
Astronomii profesionişti obişnuiau, chiar şi acum un sfert de secol, să călătorească uneori zile întregi către un observator mare, să petreacă nopţi adesea geroase lângă telescop, având grijă în fiecare moment ca acesta să îşi păstreze cu mare exactitate direcţia către stele.
Astfel, imaginile obiectelor cereşti îndepărtate erau înregistrate pe bucăţi mari de sticlă fotosensibilă, asemănătoare cu filmele fotografice, dar mult mai durabile. Imaginile realizate în acest mod erau foarte greu de folosit, urmând adesea săptămâni întregi în care astronomul măsura proprietăţile imaginii pentru a încerca să răspundă anumitor întrebări ştiinţifice.
Astăzi situaţia este dramatic diferită, în majoritatea cazurilor astronomii primesc observaţiile prin internet aproape în timp real, savurând o cafea într‑un birou cald şi confortabil. Totuşi, pentru mine o parte din farmecul meseriei de astronom este chiar această călătorie către faimoasele observatoare pe care le-am văzut de nenumărate ori în imagini încă din adolescenţă. E un sentiment special să ajungi într-un asemenea loc şi privind către oricare dintre telescoapele de acolo să îţi aminteşti descoperirile epocale realizate cu ajutorul lor.
După absolvirea Facultăţii de Fizică a Universităţii din Bucuresti, următorul pas a fost să continui cu un masterat în Astronomie şi Astrofizică la Universitatea din Bonn, Germania, localitate unde am și continuat teza de doctorat. Subiectul acesteia este măsurarea masei pentru un număr mare de roiuri de galaxii, folosind fenomenul de modificare a proprietăţilor continuumului spaţiu-timpului în apropierea corpurilor masive.
Dar de ce ne interesează masele roiurilor de galaxii? Şi ce anume sunt aceste aglomerări? Practic, denumirea deja descrie destul de bine aparenţa acestora – roiurile de galaxii sunt conglomerate uneori numărând chiar si mii de galaxii care se influenţează gravitaţional reciproc şi care în timp devin mai mari prin atracţia altor galaxii către grup sau chiar a altor roiuri mai mici. Aceste obiecte sunt cele mai masive structuri cunoscute în întregul Univers care sunt încă ţinute la un loc de forța gravitaţională.
Cum poţi măsura masa unui obiect atât de complex, atât de mare şi uneori extrem de îndepărtat? Cele mai mari astfel de roiuri sunt de câteva milioane de miliarde de ori mai masive decât Soarele. Există multe metode pentru a estima masa obiectelor cosmice, dar din nefericire, unele sunt potrivite doar pentru câteva, necesitând prea multe măsurători dificile.
Aveam nevoie de o metodă care să funcţioneze bine şi pentru roiuri foarte îndepărtate deoarece obiectele din lista mea sunt chiar şi la 12 miliarde de ani lumină distanţă în prezent. Teoria generalizată a relativităţii ne ajută să calculăm exact cum anume influenţează masa unui obiect spaţiul şi timpul din vecinătatea acestuia.
În urma aplicării teoriei pentru roiurile de galaxii, au fost prezise şi ulterior demonstrate un set de fenomene care pot fi folosite chiar pentru măsurarea masei totale şi a distribuţiei acesteia în roiurile de galaxii. Practic, prin curbarea spaţiului şi implicit a traiectoriei luminii, roiurile de galaxii se comportă ca niste lentile cosmice gigantice, modificând aparenţa obiectelor mai îndepărtate, aflate „în spatele” lor din perspectiva noastră.
Astfel, dacă ştim exact cum anume arată un obiect în realitate, şi apoi il observăm printr-
o lentilă, putem calcula proprietăţile lentilei doar măsurând diferenţa dintre cum apare obiectul şi cum ştim că arată de fapt. Problema esenţială a acestei abordări este că galaxiile nu arată întotdeauna la fel, aşa că nu putem şti pentru o singură galaxie dacă ea apare într-un anumit fel pentru că aşa este în realitate sau pentru că imaginea ei a fost deformată de o lentilă gravitaţională.
Ce putem şti în schimb este cum arată galaxiile în medie. Astfel, măsurând proprietăţille galaxiilor într-o zonă de pe cer unde nu este niciun roi de galaxii, şi mai apoi, măsurând propietăţile medii ale aceluiaşi tip de galaxii aflate în spatele unui roi, putem calcula masa acestuia chiar din diferenţa observată în mod statistic.
Roiurile de galaxii pe care le folosesc pentru proiectul meu au fost descoperite folosind telescopul spaţial Spitzer. Acesta este sensibil la lumina infraroşie, unde obiectele foarte îndepărtate apar cele mai strălucitoare datorită deplasării spre roșu – cu cât un obiect este mai îndepărtat, cu atât lumina emisă de el apare mai roşie datorită expansiunii spaţiului.
În total, sunt aproape 300 de roiuri de galaxii pe lista mea, aflate la distanţe între 2,5 şi 12 miliarde de ani lumină. Pentru a folosi efectul de lentilă gravitaţională mai este nevoie de acele galaxii şi mai îndepartate decât roiurile, pe care le selectez folosind imagini optice. Alegerea acestor galaxii speciale aflate la 17 miliarde de ani lumină distanţă în prezent, denumite „Lyman-Break Galaxies”, este o procedură complicată, care necesită imagini luate cu filtre diferite, pentru a afla informaţii despre spectrul acestora.
Fiind vorba de o suprafaţă foarte întinsă pe cer, care trebuia observată cu un instrument exceptional de precis, am scris un proiect pentru comitetul care se ocupă de alocarea timpului de observaţie la Cerro Tololo Inter-American Observatory, aflat în Chile. Fiind aprobat cu success şi pentru că observaţiile aveau un nivel de complexitate ridicat, am aflat că va trebui sa merg personal în Chile pentru a observa cu unul dintre cele mai faimoase telescoape cu diametrul de 4m: Victor Blanco.
Acesta a fost recent modernizat prin adăugarea unui instrument foarte special, Dark Energy Cam – cea mai mare cameră CCD din lume. Aceasta este compusă din 74 de CCD-uri individuale, totalizând 570 de milioane de pixeli şi acoperind o suprafaţă pe cer de 20 ori mai mare decât Luna. Este capabilă să focalizeze imaginea chiar în timp ce cadrele sunt luate, astfel nu mai este irosit timp pentru calibrarea imaginii.
Cerro Tololo este un mic vârf din muntii Anzi, situat la doar 2.200m altitudine. Pentru că este totuşi într-o zonă izolată şi condiţiile meteorologice sunt excepţionale pentru măsurătorile astronomice, observatorul s-a dezvoltat în timp, în prezent peste zece telescoape mari fiind în uz, iar altele în curs de construire. Zona este atât de potrivită pentru cercetarea științifică în astronomie, încât și pe muntele vecin, Cerro Pachon, sunt două telescoape gigant în uz (SOAR și Gemini South, de 4 și 8 metri în diametru), cu încă unul de 8,4m in construcție.
Am sosit la complexul astronomic cu câteva zile înainte de a începe efectiv observaţiile, pentru a mă familiariza cu procedurile de siguranţă şi modul de folosire al instrumentelor telescopului. Chiar dacă era a doua oară când vizitam acest observator, tot am rămas impresionat în fiecare noapte senină de cerul extrem de curat, cu puţină poluare luminoasa şi de atmosfera prietenoasă care domnea peste complex.
Totul este optimizat pentru activităţile de noapte – ferestrele sunt întotdeauna acoperite în timpul nopţii pentru a nu avea lumină care să interfereze cu observaţiile astronomice, masa este servită la ore complet atipice, indicatoarele „Păstraţi liniştea!” sunt valabile începând de la ora 6 dimineaţa. Chiar şi vulpile care locuiesc în apropierea observatorilui ştiu deja când începe programul de observaţii, venind în fiecare seară la cantină tocmai la ora potrivită.
Cu mult înainte de a ajunge la observator, astronomul trebuie să aiba un plan foarte clar de observaţii, fiecare poziţie de pe cer fotografiată şi durata exactă a fiecărei expuneri trebuind atent plănuite. Operarea telescopului Blanco este relativ simplă în prezent pentru că foarte multe din sistemele de control sunt automatizate. La unele telescoape astronomii trebuie să verifice până şi presiunea de la pompa de ulei care ajută la mişcarea telescopului pe cele doua axe, sau completarea rezervorului de azot lichid folosit pentru răcirea camerei CCD.
Deşi o mare parte din aceste sarcini adesea laborioase sunt rezolvate de sisteme automate, astronomul totuşi trebuie să verifice constant anumiţi parametri legaţi de condițiile atmosferice şi uneori să îşi ajusteze strategia de observare pe parcursul nopţii. Unul dintre cei mai importanţi astfel de parametrii este legat de stabilitatea atmosferei.
Dacă există diferenţe mari de temperatură în atmosfera terestră (şi deci de densitate), lumina stelelor nu mai trece neafectată, efectul net fiind că stelele „dansează” în imagine foarte rapid, iar imaginile rezultate sunt mult mai puţin clare. Acest efect de „fierbere” a atmosferei este mai puţin important pentru anumite culori – lumina albastră este mai afectată decât cea roşie – iar astronomul de serviciu trebuie să optimizeze ordinea observațiilor în funcție de condiții.
Vremea nu era prea grozavă cu câteva zile înainte de a începe observaţiile. Nu este nimic mai neplăcut decât un cer înnorat în nopțile când îți este alocat timpul pe telescop, așa că urmăream prognoza meteo aproape obsesiv, încercând să estimez cu exactitate momentul când se va însenina. Norocul parea că îmi surâde, norii care ne dăduseră târcoale în ultimele zile trecând, în sfârșit, chiar în apropierea apusului primei nopți de observații.
Atmosfera era deosebit de stabilă, așa că mi-am permis să ies din camera de control a telescopului, petrecând mult timp afară, sub lumina Căii Lactee. Ghidat doar de lumina stelelor am explorat întregul observator ore în șir, doar uneori fiind nevoie să verific dacă totul decurge conform planului în interiorul telescopului. La sosirea zorilor, am urmat procedurile de închidere a observatorului și ne-am pregătit de plecare, cu gândul doar la următoarea noapte petrecută observând nu doar cele mai îndepartate obiecte din univers cu ajutorul telescoapelor, ci și frumoasa noastră galaxie cu ochiul liber.
