ALMA project: Το ισχυρότερο τηλεσκόπιο του κόσμου

Άρθρο, Φεβρουάριος 2004

Χάρις στο ερευνητικό πρόγραμμα ALMA(Atacama Large Millimeter Array) θα φτιαχτεί το ισχυρότερο ραδιοτηλεσκόπιο στον κόσμο. Θα αποτελείται από μια συστοιχία 64 γιγάντιων συνδεδεμένων ραδιοκεραιών - της περιοχής των μικροκυμάτων - 12 μέτρων η κάθε μία, που μπορούν να απέχουν μέχρι και 10 km μεταξύ τους. Αναμένεται δε, να κοστίσει κάπου ένα δισεκατομμύρια δολάρια.

Θα λειτουργούν ως ένα γιγαντιαίο συμβολλόμετρο - τηλεσκόπιο και ήδη έχει αρχίσει να χτίζεται στην περιοχή Chajnantor, σε ύψος 5.000 μέτρων, πάνω σε ένα από τα πιο αφιλόξενα και ξηρότερα μέρη της γης, στην έρημο Atacama της βόρειας Χιλής.

Πιστεύεται ότι το Alma θα αρχίσει εν μέρει να λειτουργεί το 2008, ενώ θα ολοκληρωθεί πλήρως το 2011. Τότε θα είναι το υψηλότερο αστρονομικό παρατηρητήριο του κόσμου.

Ο στόχος είναι να ανιχνευθεί η ακτινοβολία σε μήκη κύματος της τάξης του χιλιοστού αλλά και κάτω από αυτό, μελετώντας τους πρώτους σχηματισμένους γαλαξίες στο σύμπαν, την αστροχημεία των εξωηλιακών πλανητών καθώς και τις ψυχρές και γεμάτες αστρική σκόνη περιοχές του σύμπαντος, που δεν μπορούν εύκολα να μελετηθούν σε άλλα μήκη κύματος. Μέχρι τώρα οι αστρονόμοι είχαν λίγες ευκαιρίες να κάνουν παρατηρήσεις στην περιοχή αυτή.

Την περίοδο αυτή η Ευρώπη κατασκευάζει συγχρόνως ένα δορυφορικό τηλεσκόπιο, το FIRST ή Herschel (ετοιμάζεται να πετάξει το 2007), στην περιοχή των υπέρυθρων ακτίνων, που θα κάνει μερικά πράγματα που το Alma δεν μπορεί να κάνει.  Αλλά το Alma θα είναι πιο ευαίσθητο χάρις τις 64 κεραίες του. Έτσι θα μπορεί να ανιχνεύσει πολύ εξασθενημένες πηγές ενώ θα είναι σε θέση να χαρτογραφήσει με πολύ ακρίβεια.

Το ερευνητικό πρόγραμμα ALMA είναι το μεγαλύτερο, το περισσότερο συναρπαστικό και σημαντικό αστρονομικό επίγειο πρόγραμμα των προσεχών χρόνων, ενώ θα δώσει αρκετές ερευνητικές ευκαιρίες για τη νέα γενεά των επιστημόνων από όλο τον κόσμο.

Το πρόγραμμα αυτό είναι μια ισότιμη συνεργασία μεταξύ της Ευρώπης, των ΗΠΑ και του Καναδά, μετά από τη συγχώνευση δύο σημαντικών προγραμμάτων ραδιοαστρονομίας της περιοχής χιλιοστομέτρου - την Ευρωπαϊκή Μεγάλη Νότια Συστοιχία και την Αμερικανική Συστοιχία Τηλεσκοπίων.

Προετοιμασίες για ακόμα μεγαλύτερο τηλεσκόπιο

Παρατηρητήρια, εθνικοί και άλλοι ερευνητικοί οργανισμοί μελετούν σχέδια για νέα ριζοσπαστικά τηλεσκόπια που θα μπορούν να διεισδύουν ακόμη μακρύτερα μέσα στο Διάστημα και να «βλέπουν» ακόμη πιο πίσω μέσα στον χρόνο.

Οι αστρονόμοι υποστηρίζουν ότι η κατασκευή και λειτουργία ενός νέου υπερ-τηλεσκοπίου είναι απαραίτητη έτσι ώστε οι δυνατότητες του να συνδυαστούν με αυτές του προηγμένου διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb Space Telescope (που είναι προγραμματισμένο να εγκατασταθεί στο Διάστημα το 2011) και του ραδιοτηλεσκόπιου ALMA που κατασκευάζουν από κοινού ΗΠΑ και Ευρώπη στις χιλιανές κορυφές των Άνδεων. Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι η κατασκευή ενός νέου τηλεσκοπίου με διάμετρο 30 μέτρων θα ολοκληρώσει τη μακρά αλυσίδα των εν λειτουργία επιτυχημένων τηλεσκοπίων.

Το κόστος ενός τέτοιου τηλεσκοπίου είναι βέβαια και αυτό υπέρογκο. Για την κατασκευή, τον εξοπλισμό και τη λειτουργία του για 20 χρόνια απαιτούνται περίπου ένα δισ. δολάρια, ποσό που ξεπερνάει το συνολικό κόστος όλων των νέας γενιάς τηλεσκοπίων που βρίσκονται αυτή τη στιγμή σε λειτουργία στον πλανήτη. «Η κατασκευή ενός τέτοιου τηλεσκοπίου είναι πολύπλοκη και δύσκολη σε πολλά επίπεδα. Η χρηματοδότηση του δεν μπορεί να γίνει ούτε από έναν ιδιώτη ούτε από ένα κράτος αλλά θα πρέπει να υπάρξει συγχώνευση πολλών ιδιωτικών και κρατικών κεφαλαίων. Μια τόσο ομαδική προσπάθεια και τόσο υψηλού κόστους πραγματοποιείται σπανιότατα στον κλάδο της    αστρονομίας.

"Τα περισσότερα επίγεια τηλεσκόπια χρηματοδοτούνται από ιδιωτικά ιδρύματα ή πανεπιστήμια και ποτέ από χρήματα από προέρχονται από τους φορολογούμενους πολίτες", αναφέρει ο καθηγητής Richard Ellis του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνιας, ο οποίος φιλοδοξεί να αναλάβουν ο ίδιος και το πανεπιστήμιο του την εποπτεία της κατασκευής του τηλεσκοπίου που ο ίδιος οραματίζεται ως ένα τηλεσκόπιο διαμέτρου 30 μέτρων.

Απέναντι του όμως έχει ανταγωνιστές με κυριότερο τo Carnegie Observatories στην Πασαντένα, οι επιστήμονες του οποίου θέλουν να κατασκευάσουν ένα τηλεσκόπιο 20 μέτρων.

Ο καθηγητής Έλις και οι συνεργάτες του έκαναν το πρώτο βήμα καταφέρνοντας να πείσουν την Ομοσπονδία Πανεπιστημίων (AURA) που διαθέτουν τμήματα αστρονομικής έρευνας να συμμετέχει στην προσπάθεια, καθώς και το Ίδρυμα Gordon Moore (της Intel). Η Ομοσπονδία δεν διαθέτει δικά της χρήματα και έτσι αναζητεί η ίδια πόρους για να συμμετέχει στην προσπάθεια.

Το Ίδρυμα Moore έδωσε τα πρώτα 17,5 εκατομμύρια δολάρια της προσπάθειας τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για να καλυφθεί το κόστος του σχεδιασμού του τηλεσκοπίου.

Η AURA αποτελείται από 36 εκπαιδευτικά και πανεπιστημιακά ιδρύματα των ΗΠΑ που έχουν σε λειτουργία τηλεσκόπια. Η απόφαση του κεντρικού οργάνου της ομοσπονδίας να προσχωρήσει στο project του Caltech δημιούργησε αναταραχή και αντιδράσεις στο εσωτερικό της αφού κάποια από τα 36 μέλη της συμμετέχουν ήδη σε ανταγωνιστικές προσπάθειες. Τα μέλη αυτά υποστηρίζουν ότι είναι πολύ νωρίς για να αποφασίσει η ομοσπονδία με ποιον από όλους θα συνεργαστεί και θα πρέπει να αφήσουν τον χρόνο να εργαστεί ώστε όταν οι προσπάθειες των ομάδων έχουν φτάσει σε ένα επίπεδο να μπορεί να γίνει εκτίμηση για το ποια προσπάθεια είναι η πιο φιλόδοξη και πιο κοντά στην πραγματοποίηση της.

Το μεγαλύτερο πάντως επίγειο τηλεσκόπιο που βρίσκεται στην κορυφή του Mauna Kea στη Χαβάη και έχει διάμετρο δέκα μέτρα φέρει την υπογραφή του CalTech και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας. Το τηλεσκόπιο αυτό βρίσκεται σε λειτουργία από το 1993 και μάλιστα ο καθηγητής Ellis και οι συνεργάτες του τα τελευταία δύο χρόνια μελετούν το τηλεσκόπιο προκειμένου να αναπτύξουν ένα σχέδιο κατασκευής ενός ανάλογου τηλεσκοπίου που θα έχει την τριπλάσια διάσταση.

Βέβαια στη θεωρία ακούγεται σχετικά απλό αλλά στην πράξη δεν είναι και τόσο. Αρκεί να αναφέρουμε ότι το εν λειτουργία τηλεσκόπιο διαθέτει αντί για μονοκρυσταλλικούς καθρέπτες 36 εξάγωνα που είναι τοποθετημένα όλα μαζί ενώ το καινούργιο, σύμφωνα με την πρώτη μελέτη που εκπόνησαν ο Έλις και οι συνεργάτες του (ένα εγχειρίδιο 300 σελίδων), θα διαθέτει μερικές χιλιάδες εξάγωνα...

Τα 17,5 εκατομμύρια δολάρια που προσέφερε το Ίδρυμα Moore θα χρησιμοποιηθούν από τον Ellis και την ομάδα του για να γίνουν οι απαραίτητες αναπροσαρμογές στο αρχικό σχέδιο και βασικά να γίνουν οι απαραίτητοι συσχετισμοί ανάμεσα στο μέγεθος, το κόστος και την απόδοση του τηλεσκοπίου.

Παράλληλα η ομάδα του Έλις έχει ξεκινήσει να ελέγχει και να εξετάζει τις πιθανές τοποθεσίες εγκατάστασης του τηλεσκοπίου. Εκτός από τις Άνδεις, εξετάζεται η εγκατάσταση του στο Mauna Kea της Χαβάη ή στην Μπάχα στο Μεξικό.

Ωστόσο το πού θα εγκατασταθεί το νέο τηλεσκόπιο θα αποφασιστεί όταν θα έχει ολοκληρωθεί ο σχεδιασμός του και την απόφαση δεν θα την πάρουν ο Ellis και η ομάδα του αλλά όλοι όσοι θα συμμετέχουν στην κατασκευή του. Ανάμεσα τους ο Έλις ευελπιστεί ότι θα είναι η Acura, η καναδική AURA.

Ο καθηγητής Έλις υποστηρίζει ότι αν η διαδικασία προχωρήσει ομαλά και χωρίς σημαντικές καθυστερήσεις ή άλλες ανωμαλίες, το τηλεσκόπιο μπορεί να ξεκινήσει να κοιτάζει το Σύμπαν σε οκτώ χρόνια από σήμερα, δηλαδή το 2012.

Αν δεχτούμε ότι κάποιο μεγάλο τηλεσκόπιο θα τεθεί σε λειτουργία τι θα πρέπει να περιμένουμε;

Το πρώτο που θα αναζητήσουν οι επιστήμονες χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο αυτό θα είναι πλανήτες σε άλλα ηλιακά συστήματα. Μέχρι στιγμής έχουν ανακαλυφθεί 100 «εξωηλιακοί» πλανήτες, όλοι τους μεγαλύτεροι από τον Δία, εκ των οποίων κανένας δεν φαίνεται να διαθέτει κοινά χαρακτηριστικά με τη Γη και γενικότερα περιβάλλον που να ευνοεί την ύπαρξη ζωής. Ένα τηλεσκόπιο όμως της τάξεως των 20-30 μέτρων θα μπορεί να «δει» πλανήτες μικρότερου μεγέθους που θα προσομοιάζουν περισσότερο στη Γη μας.

Δεύτερη αποστολή του τηλεσκοπίου θα είναι να μελετήσει τι συνέβη πριν από 11 ή 12 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το Σύμπαν βρισκόταν «υπό κατασκευήν». Ανιχνεύοντας τα συστατικά των γαλαξιών και τη διαδικασία συνένωσης τους θα μπορέσει ίσως να δώσει απαντήσεις στα θεμελιώδη ερωτήματα της Φυσικής.

Αναφορά: ESO, The New York Times