Duke filluar nga sot, Toka do të kalojë përmes një shiu meteorësh. Por në astronomi, syri i njeriut është një mjet shumë i kufizuar. Por instrumentet gjithnjë e më të fuqishme po na lejojnë të shikojmë gjithnjë e më thellë në kozmos dhe gjithnjë e më larg në kohë, duke hedhur dritë të re mbi origjinën e universit.
Sot, shkencëtarët janë në gjendje të vëzhgojnë një ekzoplanet që rrotullohet rreth yllit të tij, një galaktikë individuale dhe madje edhe të gjithë universin. “Universi në fakt është kryesisht hapësirë boshe,” thotë Jean-Paul Kneib, një profesor në Laboratorin e Astrofizikës të EPFL. “Nuk ka shumë gjëra që fshihen.”
Çelësi është të dini se çfarë po kërkoni, të ndërtoni instrumentin e duhur dhe të shikoni në drejtimin e duhur. Dhe pastaj për të bërë një ruajtje të vogël.
“Galaktika jonë qëndron në plan të parë të fushës sonë të vizionit, duke bllokuar pamjen tonë përtej saj,” shpjegon Kneib. “Pra, nëse duam të hartojmë hidrogjenin në universin e hershëm, për shembull, së pari duhet të modelojmë të gjithë këtë plan të parë dhe pastaj ta heqim atë nga imazhet tona derisa të marrim një sinjal një milion herë më të vogël se ai i emetuar nga Rruga e Qumështit.”
Galileo mund të vizatonte vetëm atë që pa me teleskopin e tij. Por sot, astronomët mund ta shohin universin në tërësinë e tij, që në fillimet e tij. Kjo është kryesisht për shkak të përparimeve të shpejta në instrumentet që ata përdorin. Dhe më shumë zhvillime priten në vitet në vijim.
Teleskopi Hapësinor James Webb (JWST), i nisur në dhjetor 2021, synon të vëzhgojë ngjarjet që ndodhën 13 miliardë vjet më parë kur u formuan yjet dhe galaktikat e para. Radioteleskopi i Array Kilometer Square (SKA) – aktualisht në ndërtim dhe i planifikuar për t’u përfunduar deri në fund të dekadës – do të shikojë prapa edhe më tej në një kohë kur nuk kishte yje dhe kozmosi përmbante kryesisht hidrogjen – elementi që përbën 92 % e të gjithë atomeve në univers.
“Një mënyrë e lehtë për të zbuluar këtë gaz është të operosh në intervalin e frekuencave të radios, gjë që është pikërisht ajo që do të bëjë SKA,” thotë Kneib. “Qëllimi është të zbulojmë një sinjal një milion herë më të vogël se sinjalet në plan të parë.”
Një tjetër projekt në linjë është Antena Hapësinore me Interferometër Laser (LISA), e drejtuar nga Agjencia Evropiane e Hapësirës (ESA). E planifikuar për nisjen në vitin 2035, antena do të vëzhgojë valët gravitacionale, duke hedhur dritë mbi rritjen e vrimave të zeza dhe ndoshta valët e krijuara menjëherë pas Big Bengut.
Duke luajtur catch-up dixhital
Këto instrumente të reja nuk do të ishin aq ndriçuese pa përparime në fusha të tjera. “Siç qëndrojnë gjërat, ne nuk kemi softuer për të përpunuar të dhënat nga SKA”, thotë Kneib, i cili është i bindur se do të arrijmë atje përfundimisht falë përparimit në shkencën kompjuterike dhe kompjuterike, inteligjencën artificiale (AI) dhe fuqinë përpunuese. Inteligjenca artificiale është e paçmueshme për klasifikimin e sasive të mëdha të të dhënave për të gjetur një anomali interesante dhe për llogaritjen e masës së galaktikave, për shembull.
“Shkencëtarët mund të përdorin efektin e lenteve gravitacionale, ku një objekt i madh përkul dritën nga një burim i largët, për të llogaritur masën e grupimeve të galaktikave brenda një intervali prej një përqind, njësoj sikur të përdornin një shkallë”, shpjegon Kneib. “Dhe ne mund të trajnojmë modelet e AI për të dalluar shtrembërimet në imazhet e shkaktuara nga thjerrëzat gravitacionale. Duke pasur parasysh se ka ndoshta 200 miliardë galaktika në univers, kjo është një ndihmë e madhe – edhe nëse mund të matim masën e vetëm një galaktike në çdo mijë.”
Por a e përshkruajnë imazhet që shohim atë që është në të vërtetë atje? Një imazh i famshëm i publikuar në vitin 2019 tregoi një unazë drite në formë donuti që rrethonte një vrimë të zezë. A do ta shihnim vërtet atë unazë nëse i afroheshim?
“Nuk ishte një foto optike,” thotë Kneib. “Ishte një pasqyrim thjesht dixhital. Për të vëzhguar me saktësi sinjalet me gjatësi vale milimetrike të emetuara nga vrima e zezë, shkencëtarët duhej të kombinonin teleskopë të shumtë me bazë tokësore për të krijuar një të tillë afërsisht me madhësinë e globit. Imazhi u rindërtua më pas nëpërmjet interferometrisë [një metodë matjeje duke përdorur ndërhyrje valore].
“Por imazhi megjithatë përfaqëson një sinjal të vërtetë, i lidhur me sasinë e materies në renë e pluhurit që rrethon vrimën e zezë. Me fjalë të thjeshta, pjesa e errët është vrima e zezë dhe pjesa më e lehtë është materia që rrotullohet rreth saj.”
Duke parë në katër dimensione
“Llogaritjet janë vetëm një pjesë e ekuacionit në astronomi – ju duhet të jeni në gjendje të vizualizoni gjërat, gjë që ju ndihmon gjithashtu të kontrolloni nëse llogaritjet tuaja janë të sakta,” thotë Kneib, i cili është i aftë të lexojë imazhin madhështor të Mjegullnajës së Lagunës, që ndodhet 4000 vite dritë larg, si një libër.
“Ai imazh është prodhuar duke përdorur vëzhgime optike në gjatësi vale të ndryshme për të përshkruar gazrat e ndryshëm. Sigurisht, ka pasur pak mjeshtëri në përmirësimin e ngjyrave. Por imazhi gjithashtu ka një rëndësi të madhe për fizikantët. Ngjyrat tregojnë praninë të gazrave të ndryshëm: e kuqe për hidrogjen, blu për oksigjen dhe e gjelbër për azot. Zonat kompakte dhe të zeza përmbajnë sasi të mëdha pluhuri.
Vizualizimi është veçanërisht i rëndësishëm kur vëzhgoni objekte në më shumë se dy dimensione. “Duke studiuar kozmosin në tre dimensione, ne jemi në gjendje të matim distancën midis objekteve qiellore,” thotë Kneib.
Në fillim të prillit, shkencëtarët që punonin në projektin e Instrumentit Spektroskopik të Energjisë së Errët (DESI) – duke përfshirë astrofizikanët nga EPFL – njoftuan se kishin krijuar hartën më të madhe 3D ndonjëherë të galaktikave dhe kuazareve të universit.
Por kjo nuk është e gjitha: studiuesit po studiojnë gjithashtu universin në dimensionin e katërt – kohën – dhe, duke e bërë këtë, hapin mundësi të pabesueshme për të vëzhguar fenomene të ndritshme por kalimtare. “Për shembull, ne nuk e kuptojmë vërtet origjinën e shpërthimeve të shpejta të radios, të cilat janë shpërthime tepër të ndritshme të rrezatimit elektromagnetik që zgjasin vetëm disa sekonda në maksimum, dhe ndonjëherë vetëm një pjesë e një milisekondi,” thotë Kneib.
A do të gjejmë ndonjëherë jetë në një ekzoplanet? Kneib përgjigjet, “Me interferometrinë infra të kuqe, ka një perspektivë shumë reale që ne mund të bëjmë një foto të një planeti që rrotullohet rreth një ylli tjetër. Imazhi ka të ngjarë të jetë i paqartë, por ne do të jemi në gjendje të vëzhgojmë dhe karakterizojmë veçori të tilla si retë dhe strukturat variacione në sipërfaqen e planetit kjo është padyshim një mundësi, ndoshta 20 ose 30 vjet nga tani.
Megjithatë, kur bëhet fjalë për disa pyetje themelore, nuk ka gjasa t’i gjejmë përgjigjet vetëm përmes imazhit. Pse universi po zgjerohet me një ritëm të përshpejtuar? A është për shkak të energjisë së errët? Pse 80% e materies është e padukshme? A jemi plotësisht të gabuar për gravitetin? Brezat e ardhshëm të astrofizikanëve do t’i mbajnë sytë e tyre të stërvitur në qiell ose të mbërthyer në ekranet e tyre ndërsa përpiqen të zbulojnë misteret më të thella të universit tonë.
