Astronomi su izgradili dosad najopsežniju trodimenzionalnu kartu svemira, sastavljenu na temelju opažanja 46 milijuna galaksija i kvazara te 19 milijuna zvijezda. Ta karta ne prikazuje samo gdje se objekti nalaze, nego i nevidljivu kozmičku strukturu na kojoj su galaksije raspoređene.
U središtu projekta je DESI, spektroskopski instrument za proučavanje tamne energije smješten u Arizoni, a među znanstvenicima koji rade na analizi podataka je i astronomkinja Satya Gontcho A Gontcho sa Sveučilišta Virginije. Cilj je bolje razumjeti silu koja ubrzava širenje svemira, ali i način na koji je kroz kozmičku povijest rasla velika struktura svemira.
Na prvi pogled moglo bi se činiti da su galaksije razasute po svemiru bez nekog dubljeg reda. No upravo to nova karta opovrgava. Kad se položaju svake galaksije pridruži i precizna udaljenost, dobiva se trodimenzionalni prikaz koji otkriva da se galaksije ne pojavljuju nasumično, nego slijede fin, ali prepoznatljiv uzorak.
Prema riječima Satye Gontcho A Gontcho, upravo taj dodatak treće dimenzije omogućuje astronomima da usporede položaje galaksija iz naše perspektive na Zemlji i vide odnose među njima. Tada postaje jasno da galaksije leže na svojevrsnoj kozmičkoj podlozi koju ne možemo izravno vidjeti.
Ta podloga povezana je s tamnom tvari, sastavnicom svemira koja ne emitira svjetlost, ali svojom gravitacijom drži galaksije na okupu i oblikuje raspored velikih struktura. Nova karta zato nije samo katalog udaljenih objekata. Ona je način da se vidi kostur svemira.
DESI pretvara svjetlost u dubinu svemira
Iza tog pothvata stoji Dark Energy Spectroscopic Instrument, odnosno DESI, projekt kojim upravlja Nacionalni laboratorij Lawrence Berkeley. Instrument se nalazi u Nacionalnom opservatoriju Kitt Peak u Arizoni, gdje teleskop svakodnevno promatra nebo i prikuplja podatke za jedno od najambicioznijih kozmoloških istraživanja dosad.
Zadatak nije samo usmjeriti teleskop prema nebu. Potrebno je svakoga dana odlučiti što će se promatrati, provjeravati daje li promatrački plan kartu koja je reprezentativna i povezana u cjelinu te održavati cijeli sustav u neprekidnom radu. Prema Gontcho A Gontcho, u svakodnevnim operacijama u svakom je trenutku uključeno više od 25 ljudi.
DESI je prvotno bio zamišljen kao petogodišnje istraživanje, a zatim je produljen na osam godina. Dosad je zabilježio milijune galaksija, kvazara i obližnjih zvijezda, čime je nastala najveća trodimenzionalna karta svemira koju je čovječanstvo dosad izradilo.
Astronomkinja taj prikaz uspoređuje s impresionističkom slikom. Kad se svi ti izvori svjetlosti smjeste u trodimenzionalni prostor, iz naizgled raspršenih točaka počinju izranjati velike strukture na kojima galaksije “sjede”. Upravo je u tome vrijednost ovakve karte. Ona iz gomile pojedinačnih opažanja otkriva organizaciju svemira na najvećim razmjerima.
U uzorku rasporeda skriva se trag tamne energije
Znanstvenici ne proučavaju samo raspored galaksija u jednom trenutku, nego nastoje vidjeti kako se isti uzorak mijenjao kroz različita razdoblja kozmičke povijesti. Prema Gontcho A Gontcho, u podacima se vidi obrazac koji je utisnut u svemir kroz njegove različite starosti, a sada se može pratiti kako je rastao između dvaju trenutaka njegove evolucije.
Upravo je to ključno za istraživanje tamne energije, jednog od najvećih otvorenih problema suvremene fizike. Današnje procjene govore da je svemir sastavljen od približno 25 posto tamne tvari i oko 70 posto tamne energije. Dok tamna tvar gravitacijski povezuje galaksije, tamna energija djeluje suprotno, potiče njihovo udaljavanje i ubrzava širenje svemira.
Problem je u tome što tamnu energiju nitko nije izravno vidio. Ona ne zrači i ne može se promatrati klasičnim astronomskim metodama. Znanstvenici o njoj zaključuju samo preko učinaka koje ostavlja na objekte oko sebe. Znaju što čini, ali ne i što zapravo jest.
Zato ovakve karte imaju toliku vrijednost. Ako se kroz vrijeme može dovoljno precizno pratiti kako raste velika struktura svemira, moguće je bolje odrediti kako tamna energija utječe na njegovo širenje. Drugim riječima, raspored galaksija postaje svojevrsni zapis nevidljive fizike.
Iza karte stoji mreža ljudi, a ne samo strojeva
Na projektu DESI radi oko 700 znanstvenika iz 70 institucija, a Gontcho A Gontcho na Sveučilište Virginije stigla je u siječnju nakon rada u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Berkeley. Ondje danas vodi i skupinu poslijedoktoranada, doktoranada i studenata koji sudjeluju u obradi i analizi podataka.
Za nju taj posao ne završava na znanstvenim rezultatima. U novoj sredini, kaže, posebno joj je važno to što uz istraživanje ima više prostora za rad sa studentima i razvoj nastave, uključujući kolegij iz znanstvene komunikacije za STEM studente.
U tome se nazire i šira poruka cijelog projekta. Izrada najveće 3D karte svemira nije samo tehnički pothvat ni utrka za većim brojem opažanja. Riječ je i o prijenosu znanja, o tome da se složeni podaci pretvore u razumijevanje koje se može dalje prenositi. Gontcho A Gontcho upravo to smatra jednim od temelja znanstvenog rada: nešto doista razumiješ tek onda kada to možeš jasno objasniti drugome.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
