Evropski južni observatorij vse od svoje ustanovitve leta 1962 skrbi za to, da lahko evropski astronomi opazujejo nebo z najmodernejšo tehnologijo in uspešno konkurirajo znanstvenikom ostalega sveta. V tem času so astronomi s teleskopi observatorija prišli do kar nekaj prelomnih odkritij. Nedavno je ESO objavil deset po njihovem mnenju najpomembnejših odkritij.
Danes znana astronoma Walter Baade in Jan Oort sta leta 1953 dala pobudo za ustanovitev observatorija, ki bil bil skupen vsem evropskim državam. Ker so bili v tistem času praktično vsi večji teleskopi postavljeni na severni zemeljski poobli, sta skupaj s somišljeniki zasnovala načrt, kako postaviti observatorij na južni polobli, kar bi omogočalo opazovanje "južnega" neba. Po večletnih pripravah je bil tako leta 1962 ustanovljen Evropski južni observatorij (ESO), katerega teleskopi so postavljeni v Čilu. Trenutno je v ESO včlanjenih 16 evropskih držav, ki koristijo večje število teleskopov.
Nepredstavljivo število ur, porabljeno za opazovanje neba, ter premetene ideje znastvenikov so vodile do številnih prelomnih odkritij in premaknile mejo v našem razumevanju Vesolja. Sledi deset, po izboru vodilnih v ESO-tu najpomembnejših odkritij. Vsakemu odkritju je dodan krajši opis, povezave do prelomnih člankov, ki poročajo o odkritjih, pa najdete zbrane tukaj. Velja opozoriti, da so številna izmed naštetih odritij sovpadala s študijami, opravljenih s pomočjo drugih observatorijev.
1. Zvezde, ki krožijo okoli črne luknje v središču Galaksije
Danes je splošno znano, da se v središču Galaksije nahaja supermasivna črna luknja, katere masa znaša štiri milijone mas Sonca. Čeprav so ideje o takšni črni luknji že dalj časa krožile med znanstveniki, pa je šele ekipa astronomov s pomočjo ESO-tovih teleskopov v več kot desetletje dolgi opazovalni kampanji uspela nedvoumno dokazati, da taka črna luknja res obstaja. In kako jim je to uspelo? Prek opazovanj so videli, da se nekatere zvezde gibljejo z veliko hitrostjo in po majhni orbiti okoli točke na nebu v smeri centra Galaksije. To je nakazovalo, da se gibljejo okoli majhnega, a zelo masivnega objekta. Opazovanja orbite zvezde so omogočila meritev mase objekta in izkazalo se je, da že omenjena velika masa, zbrana v tako majhni prostornini, lahko pomeni zgolj črno luknjo!
{youtube}u_gggKHvfGw|500|305{/youtube}
Video prikazuje sosledje posnetkov centra naše galaksije. Vidimo, da že v nekaj letih zvezda v centru opazno spremeni svoj položaj, kar je posledica hitrega gibanja okoli supermasivne črne luknje.
2. Pospešeno širjenje Vesolja
Verjetno najbolj znano odkritje med vsemi desetimi je, da se Vesolje širi pospešeno. Da Vesolje ni statično, temveč se širi, je daljnega leta 1929 pokazal Edwin Hubble. Vse od takrat so astronomi poskušali izvedeti, kako se širjenje spreminja s časom (oziroma kako se spreminja, ko opazujemo vse bolj oddaljene objekte v Vesolju). Med znanstveniki sta bili popularni predvsem dve možnosti: širjenje s časom pojenjuje (kar pomeni, da bi se širjenje Vesolja nekoč moralo ustaviti, nakar bi se začelo krčiti), ali pa se Vesolje ves čas širi s konstantno hitrostjo. A leta 1998 so astronomi s pomočjo opazovanj supernov, tako imenovanih standardnih svetilnikov, pokazali, da se Vesolje širi pospešeno. Za to odkritje je bila leta 2011 podeljena Nobelova nagrada.
3. Revolucionarna ALMA in planetarno stvarjenje
ALMA (ang. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je nedavno sestavljeno polje radijskih teleskopov - trenutno najmočnejši teleskop, s katerim opazujemo vesolje v dolgovalovnem območju valovnih dolžin. Ena izmed prvih nebesnih tarč teleskopa je bila zvezda HL Tauri - mlada zvezda, obdana s prašnim diskom. Nastala slika (zgoraj) je presegla vsa pričakovanja znanstvenikov: nazorno namreč pokaže disk snovi, ki ni bil porabljen za rojstvo zvezde. Pri tem vidimo, da je disk sestavljen iz svetlih kolobarjev in temnih vrzeli. Temne vrzeli niso nič drugega kakor področja, v katerih že nastajajo planeti. Ljudje tako lahko prvič opazujemo razmere, podobne tistim, v katerih se je rodil naš lasten Sončev sistem. Gre torej za neprecenljivo odkritje, ki nam bo pomagalo pri razumevanju nastanka našega Osončja.
Radijski posnetek zvezde HL Tauri, ki jo obdaja prašen disk. Razločimo temne kolobarje, ki predstavljajo orbite v katerih nastajajo planeti. Vir:ESO
4. Prva slika eksoplaneta
Človeštvo se že lep čas sprašuje, ali smo v Vesolju sami? Najti odgovor na to vprašanje je precej bolj zapleteno, kot bi si naivno predstavljali. Pred dvajsetimi leti nismo vedeli niti tega, ali planeti krožijo tudi okoli drugih zvezd oziroma kako pogost je ta pojav. Danes vemo, da imajo skoraj vse zvezde planete. Za odkrivanje eksoplanetov uporabljamo različne trike, ki izkoriščajo gravitacijsko privlačnost med eksoplanetom in zvezdo ali prehod eksoplaneta preko zvezdne ploskve (in s tem začasno zmanjšanje svetlosti zvezde). Predvsem pri temnejših in bližnjih zvezdah pa lahko z nekaj truda eksoplanete opazujemo tudi neposredno. S pomočjo Zelo velikega teleskopa (ESO) so astronomi leta 2004 posneli prvo fotografijo eksoplaneta.
Slika zvezde 2M1207 (modra barva) in eksoplaneta (rdečkasta barva). Planet je od zvezde oddaljen 55 astronomskih enot, kar je več od oddaljenosti Plutona od Sonca (v povprečju 40 astronomskih enot). Vir:ESO
5. Najstarejša zvezda v Galaksiji
Starost Vesolja - čas od Velikega poka - je ocenjena na 13.8 milijard let. Ta vrednost sledi iz kombinacije teoretičnih modelov in opazovanj. Leta 2001 je skupina astronomov s pomočjo Zelo velikega teleskopa na inovativen način ocenila spodnjo mejo starosti Vesolja. Opazovali so spekter zvezde CS 31082-001, pripadnice naše Galaksije. V spektru so na veliko presenečenje našli sledi elementa urana-238, radioaktivnega elementa, ki pred tem ni bil še nikoli opažen izven našega Osončja. Uran nastane v eksplozijah supernov. Njegova prisotnost v zvezdi pomeni, da je zvezda nastala tudi iz plina, ki je bil obogaten s tem elementom. Uran-238 s časom razpada - s pomočjo laboratorijskih meritev in raznih izračunov vemo, kako hitro element razpada. Tako lahko s pomočje meritve količine prisotnosti tega izotopa uporabimo podoben pristop za meritev starosti zvezde, kot ga uporabljamo na Zemlji za datiranje starih predmetov (z izotopom ogljika C-14). Meritev je pokazala, da je zvezda stara približno 12.5 milijard let, torej mora biti Vesolje starejše od te vrednosti. Meritev se ujema z vrednostjo, pridobljeno iz kozmoloških modelov. Še to: zvezda se je rodila, ko je naša Galaksija šele začela rasti!
V centru slike se nahaja zvezda z oznako CS 31082-001. Zvezda ima obliko križa, kar je posledica odboja svetlobe v teleskopu - ta optični pojav opazimo predvsem pri svetlih zvezdah. Zvezda ne izgleda nič posebnega, v resnici pa je ena izmed najstarejših zvezd v naši Galaksiji. Dobro skriva svoja leta! Vir: ESO
6. Neposredne meritve spektrov eksoplanetov in njihovih atmosfer
Vrnimo se k eksoplanetom in vprašanju pogojev za življenje na teh planetih. Kako ugotovimo, kakšne so razmere na planetih, ki so od nas oddaljeni več sto svetlobnih let? Tako da izmerimo spekter eksoplaneta. V spektru so zapisane informacije o kemijski sestavi atmosfere, o njeni dinamiki, temperaturi, itd. A izmeriti spekter eksoplaneta je vse prej kot enostavno. Planet je zelo temen objekt, ob njem pa se nahaja svetla zvezda, ki meritev onemogoča. Leta 2010 so astronomi uspeli neposredno izmeriti prvi spekter eksoplaneta. Takšnih in podobnih meritev v prihodnosti lahko pričaujemo še precej več, saj je v gradnji že več podobnim meritvam namenjenih instrumentov.
Ko govorimo o spektru, mislimo na svetlost objekta v odvisnosti od valovne dolžine - pomislite na mavrico. Na sliki se valovna dolžina povečuje v smeri proti desni. V vertikalni smeri se nahajajo spektri različnih objektov: v centru je svetel spekter zvezde, na zgornjem koncu pa se nahaja temni spekter planeta. Gre za meritev na meji zmogljivosti današnje tehnologije. Vir:ESO
7. Neodvisna meritev kozmične temperature
Temperatura v Vesolju znaša 2.725 K (oziroma -270 stopinj Celzija). Vemo tudi, da se Vesolje širi. Torej je bilo v preteklosti manjše in toplejše. Obstaja več različnih metod, s katerimi lahko izmerimo temperaturo v mladem Vesolju, vsaka pa je obremenjena z različnimi predpostavkami. Ekipa astronomov je leta 2008 z Zelo velikim teleskopom kar osem ur opazovala oddaljen kvazar. A kvazar ni bil tisto, kar jih je zares zanimalo. Med kvazarjem in nami se namreč nahaja galaksija - svetloba s kvazarja gre skozi obrobje te galaksije, pri tem pa se v njegov spekter svetlobe zapišejo informacije o plinu in prahu v medzvezdni snovi te galaksije. Ta galaksija se nahaja na izredni oddaljenosti - opazujemo galaksijo izpred 11 milijard let. V spektru so bili najdeni sledovi molekul, kot so molkularni vodik in ogljikov monoksid. Še posebno slednjega lahko uporabimo za meritev temperature v Vesolju pred 11 milijardami let. Izmerjena vrednost 9.15 +- 2 K se izredno dobro ujema s teoretično napovedano vrednostjo 9.3 K.
Skica meritve. Oddaljen kvazar oddaja svetlobo, ki pri potovanju do nas prečka zunanje dele galaksij, ki se nahajajo med nami in kvazarjem. Pri tem se lastnosti galaksij zapišejo v spekter kvazarja. To je edini način, kako natančno izmeriti lastnosti medzvezdne snovi v oddaljenih galaksijah. Vir:ESO
8. Najbogatejši (ekso)planetarni sistem
Še eno odkritje je povezano z eksoplaneti. Poznamo kar precej sistemov, v katerih se nahaja več kot en planet. To ne pomeni, da v večini primerov zvezdo spremlja le en planet, temveč kaže na različne merske omejitve. No, z malo sreče in state-of-the-art tehnologijo (HARPS spektrograf ESO-tovem 3.6-metrskem teleskopu) je astronomom uspelo odkriti sistem z vsaj petimi planeti. Poleg tega obstajajo dodatni dokazi, da se okoli zvezde gibljeta še dva planeta. Gre torej za sistem s podobnim številom planetom, kot jih najdemo v Osončju.
9. Izbruhi sevanja gama: povezava z masivnimi zvezdami in zlitjem nevtronskih zvezd
Izbruhi sevanja gama predstavljajo najmočnejše eksplozije po Velikem poku - v zgolj nekaj sekundah se pri izbruhu sprostijo neverjetne količine energije. Običajno izbruhu sevanja gama sledi svetloba (imenovana zasij) v preostalem elektromagnetnem spektru. Lastnosti izbruhov nas pripeljejo do zaključka, da najverjetneje nastanejo prek dveh različnih scenarijev. Razred dolgih izbruhov (ki trajajo več kot dve sekundi) naj bi nastal s kolapsom jedra masivne zvezde. Na podoben način nastanejo supernove. In res! Ekipa astronomov je s pomočjo ESO-tovih teleskopov uspela pokazati, da je dolgi izbruh GRB 030329 spremljala eksplozija supernove in tako potrdila teoretični model. Po drugi strani pa naj bi kratki izbruhi (ki trajajo manj kot dve sekundi) nastali pri zlitju dveh kompaktnih zvezd, na primer dveh nevtronskih zvezd. S pomočjo ESO-vih teleskopov je bil prvič detektiran optični zasij kratkih izbruhov. Obenem je bilo v podrobnosti raziskano tudi okolje, v katerem je kratki izbruh nastal (lastnosti galaksije gostiteljice izbruha). Rezultati so pokazali, da je scenarij zlivanja masivnih objektov primeren za opis tega dogodka.
Slika prikazuje posnetek optičnega zasija izbruha GRB 030329 ob dveh časih po izbruhu. S časom zasij postaja vse temnejši, dokler povsem ne ugasne. Vir:ESO
10. Najboljši opazovalni dokazi o prvi generaciji zvezd v Vesolju
Zvezde v grobem delimo v dve populaciji. Populacija I predstavlja zvezde podobne Soncu. Te zvezde se nahajajo v disku Galaksije in vsebujejo veliko težkih kovin. Te težke kovine so nastale pri eksplozijah supernov in zašle v zvezde populacije I pri njihovem nastanku. Imamo tudi populacijo II, ki je sestavljena iz zvezd, ki se običajno nahajajo v globularnih kopicah izven diska Galaksije. Te zvezde so zelo stare in so nastale, ko je bilo Vesolje še mlado. Zaradi tega vsebujejo zgolj malo kovin. Lahko pa se vprašamo: ali obstajajo zvezde populacije III, torej tiste prve zvezde, ki so medzvezdni prostor obogatile s težkimi kovinami? Iskanje te populacije zvezd poteka že dalj časa. Pred kratkim pa je bila predstavljena študija zelo oddaljene galaksije, ki kaže vse pričakovane lastnosti galaksije, v kateri so zvezde populacije III. Čeprav gre za posreden dokaz, je to eden izmed najmočnejših do sedaj.
Zaključek
ESO pa ne spi na svojih lovorikah. Novi instrumenti se gradijo ves čas. Poleg instrumentov so v načrtovanju tudi novi teleskopi. Mogoče najtežje pričakovani med njimi je Evropski ekstremno velik teleskop, ki bo s svojim gigantskim primarnim zrcalom (premera 39 metrov!) poskrbel za nov in globlji pogled v Vesolje.
Seznam "top" deset: ESO