2010

Stru č

ni d

oda tak u

Letenka 2010

statistika kampa

Naši najomiljeniji

Marsovci

Nakon toliko dugog, intenzivnog rada sa Marsovim roverima nije čudo što su kontolori koji upravljaju njima razvili poseban, emotivan odnos prema ovim vozilima. „Pokušavamo da zamislimo kako bi roveri mogli da se osećaju,“ kaže John Grant.

nova k l asa z v e z d a

Elektro-slabe zvezde 2

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

časo

pisu

!

Slika sa naslovne strane

Na fotografiji se vidi poljana sa teleskopima u naselju Letenka, na Fruškoj gori gde se tokom jula meseca održao Astronomski kamp "Letenka 2010".

Autor snimka je Ivan Majchrovič, astronom iz Slovačke.

Časopis Astronomija PDF se sastoji iz dve celine. Prvu čine popularno pisani članci koji iziskuju srednješkolsko obrazovanje da bi se sa razumevanjem čitali. Druga celina se sastoji od stručno pisanih članaka za čije razumevanje je neophodno znatno veće poznavanje naučne oblasti na koju se članak odnosi.

Svi članci su nastali u preiodu 2009-2010 godine. Neki članci su pisani za časopis Astronomija koji se septembra prošle godine ugasio (o tome vidite: http://www.astronomija.co.rs/astronomijaasopis/1352-kraj-astronomije.html).

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

3

4

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

O OVOM BROJU

I

deja da se pokrene PDF časopis za popularizaciju astronomije pojavila se odmah nakon gašenja papirnog magazina Astronomija. Privi ju je sugeri-

sao dr Draženko Nenadić, a zatim, nezavisno od njega, i prof. Miroslav Filipović.

Svesrdnu pomoć su potom obećali prof. Dejan Stojković i prof. Vladimir Ajdačić.

Pominjem samo one kojima je nauka profesija i koji samim tim verovatno jasnije vide da li je ovakav časopis potreban. Računam, da bi se i među ostalim saradnicima Astronomije našlo onih koji bi bili voljni da pomognu.

Zbog svega pomenutog, krajem prošle godine sam počeo da prikupljam članke za nov časopis. Plan je bio da se on pojavi početkom januara – najkasnije. Ispostavilo se, međutim, da je posao prevelik, a iskrsle su i neke nove obaveze i sve to je znatno usporilo, pa i ugrozilo izlazak ovih novina. Ipak, evo ih, konačno. Svestan sam da su neki od članaka u pojedinim detaljima sada već pomalo zastareli, ali računam da će čitaocima oni ipak biti od koristi.

Na kraju, nameće se pitanje budućnosti ovog časopisa. Iskreno, ja je ne vidim.

Da bi ovakav časopis redovno izlazio potrebna je ne samo velika i snažna podrška čitalaca, nego i odgovarajuća finasijska pomoć - koje nema na vidiku. Izrada časopisa koji pretenduje da ima odličan dizajn i probrane, kvalitetne članke, ne može da se zasniva isključivo na volonterskom radu. Ovaj broj ipak izlazi jer sam tako obećao autorima članaka.

Aleksandar Zorkić urednik AM

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

5

SADRŽAJ - IZDVOJENO

astronomski kamp

Letenka 2010

6

U kratkom pregldu dati su statistički podaci o ovogodišnjem kampu

zvezde

Elektro-slabe zvezde Prof. DejanStojković

14

"Međutim šta se dešava sa zvezdama koje su toliko masivne da ih gravitacija može sabiti do gustina gde više ni Fermijev pritisak neutrona ne može da uspostavi ravnotežu sa gravitacijom?"

planetarna istraživanja

Naši najomiljeniji Marsovci

18

Draško Dragović

"„Pokušavamo da zamislimo kako bi roveri mogli da se osećaju,“kaže John Grant

stručni dodatak

32

Fononski i svetlosni detektor u CREST eksperimentu Dušan Mrđa Departman za fiziku, PMF, Novi Sad Multifrekvenciona posmatranja jednog od najvećih ostatka supernovih u Lokalnoj Grupi Galaksija – LMC SNR J0450¬709 Kristina O. Čajko1, Evan J. Crawford 2, Miroslav D. Filipović 2 1 Univerzitet Novi Sad, Odsek za Fiziku , 2 University of Western Sydney Big Crunch vs. Big Rip – prikaz osnova modela Darko Donevski Departman za fiziku, PMF, Novi Sad

6

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

SADRŽAJ - ostali članci

galerija

10

Letenka 2010

izabrane fotografije sa kampa. Pored slika iz samog kampa objavljujemo i nekoliko astrofotografija koje sunačinjena tokom kampa.

putopis

12

Otvaranje MGA Ana Zlatanović

O tome kako je u Sjedinjenim američkim državama prošle godine otvorena Međunarodna godina astronomije

vesti

13

Kratke vesti

Nekoliko vesti iz prvog polugodišta

opservatorije

17

Mauna Kea

Prof. Miroslav Filipović

Oblaci se sve češće nadvijaju nad čuvene opservatorije koje se nalaze na mauna Kei. Nekada najslavnije mesto za opservatorije trpi klimatske promene

mars

Posle 6 godina Draško Dragović

24

Šta danas radi rover Opportunity. Navrišilo se više od šest godina od kako ovaj rover tumara Marsom.

slika broja

Sojuz uzleće

25

astronomija za početnike

Koliko ima galaskija Saša Zorkić

pogled iz svemira

Koliko ima galaksija i kako to znamo.

Svet na dlanu Draško Dragović

27

Kako se iz ISS vidi Dubai

26

zagonetni kosmos

Jupiter i NGC 4710 Ivan Stamenković

28

Dve fotografije i kratka objašnjenja

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

7

2010

Letenka Astronomski kamp

Pokrajinski sekretarijat za nauku i tehnološki razvoj AP Vojvodina.

A

PMF u Novom Sadu.

stronomski kamp „Letenka 2010“ održan je u periodu od 15. do 18. (zaključno) jula 2010. na sportskim terenima naselja Letenka na Fruškoj gori. Organizatori kampa su bili AD „Lira“, Novi Sad, Internet časopis Astronomski magazin i Savez astronomskih društava i astronomskih sekcija Vojvodine. Kamp je imao međunarodni karakter i po svim merilima bio je najveći u regionu i jedan od najvećih u Evropi.

Kamp su finansijski pomogli Pokrajinski sekretarijat za nauku i tehnološki razvoj AP Vojvodina i Prirodno-matematički fakultet u Novom Sadu. Pokrajinski zavod za sport je ljubazno omogućio korišćenje usluga naselja Letenka.

Astronomski kamp se ofganizuje jednom godišnje i ovo je bio 10-ti kamp na Fruškoj gori, ali deveti na Letenki (prvi kamp je bio organizovan na Iriškom vencu 2001.).

Prof. dr Miroslav Filipovč, Univerzitet Zapadni Sidnej, Australija, govori gostima kampa o svojim naučnim istraživanjima iz oblasti astrofizike i astrobiologije.

Kasno je. Većina kampera je na poljani pored teleskopa. Neki su ipak izabrali odocnelo predavanje i provode noć u razgovrima. Slušaju, pitaju, stavljaju primedbe, govore. Fotografiju je snimio Martin Stojanovski, Skplje.

8

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

Tokom četiri dana kampa održanoje petnaest predavanja, jedan razgovor sa profesionalim astronomom, šetanja duž makete Sunčevog sistema, jedno osmatračko takmičenje, jedna anketa, emitovan veći broj naučno-popularnih, igranih i SF filmova itd.

U kampu je boravilo ukupno 200 stalnih i registrovanih gostiju te 55 registrovanih posetilaca na kraće vreme. Najviše stalnih gostiju bilo je iz Srbije, zatim iz Hrvatkse, Makedonije, Slovenije i Slovačke. Sem toga, registrovan je jedan Japanc i jedan Autralijanac koji su došli u kraću posetu.

Struktura gostiju po zemljama

UKUPAN BROJ kampera. Svakako, najviše

Astronomski kamp

2010

Letenka

STATISTIKA KAMPA U kampu se mogao videti velik izbor astronomske opreme. Za neke je najveća atrakcija bila pokretni planetarijum, koji je ljubaznošću Društva astronoma Srbijem, nekoliko sati bio postavljen u našem kampu.

Tokom kampa održana je i Skupština Saveza astronomskih društava i astronomskih sekcija Vojvodine.

više o ak letenka O ovogodišenjem astronomskomom kampu (kao i o svim prethodnim) kompletne informacije potražite na našem sajtu (www.astronomija.co.rs).

Do kraja lete planirana je izrada DVD o ovogodišnjem kampu, sa svim albumima, prezentacijama kao i tonskim zapisima većine predavanja. Deo tog materijala je već objavljen na sajtu.

je bilo gostiju iz Srbije, zatim iz Hrvatske, pa iz Mekdonije itd.

Tolika poseta je na nivou prošlogodišnje (Međunarodna godina astronomije), kada je registrovano ukupnooko 220 gostiju. Nekoliko nepovoljnih okolnosti je uticalo na manju posetu iz Hrvatske (bolovanje, neodložni poslovi) od očekivanje.

Plna struktura

Polna struktura gostiju kampa je standardna. Oko jednu trćinu gostiju čine "Venerijanke".

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

9

10

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

11

OTVARANJE MGA U LONG BEACHU Ana Zlatanović

V

ožnja od San Diega do Long Beacha posle posnog srpskog badnjeg ručka bila je naporna. Sve trake autoputa, kao i obično u to doba, bile su zakrčene. Kada sam napokon, posle više od dva sata, ugledala Queen Mary usidren na okeanu znala sam da sam blizu cilja, mada puste ulice u tom delu grada nisu odavale utisak da se nešto važno dešava u okolini.

Na scenu je izašao George Hrab i na gitari počeo da svira pesmu FAR koju je napisao za projekat 365 dana astronomije. Već smo svi krenuli da ramenima đuskamo u ritmu prilično zarazne pesme, u koju je on između stihova ubacivao komične komentare, kada su se na video bimu pojavile reči refrena. Hrab je zamolio publiku da peva obeležene reči i objasnio da će snimljeni materijal kasnije iskoristiti u konačnoj verziji pesme.

Bilo je zanimljivo videti kako 400 doktora nauka u glas peva pesmicu Na kraju, evo kako izgleda spot za pesmu: http://www.youtube.com Evo i teksta pesme: You ponder the universe and a look comes ‘cross your face You try to fathom distances of all the stuff in space But you can’t wrap the bacon of your mind around the fig Of all the terms required to describe how big is big So let me get specific, and use words scientific Go whip out your thesaurus, for this exacting chorus This stuff is far, [it’s really far] this stuff is far far far away

Ušla sam u Convention Center iznenađena što me niko ništa nije pitao, niko nije tražio da se registrujem za zimsku konferenciju Američkog astronomskog društva (AAS), samo mi je par promoterki uvalilo cedulje sa brojevima za konferencijsku lutriju. Nekoliko ljudi je prepisivalo kontakte i informacije sa oglasne table i u holu je bilo prilično tiho. Zato me je, kada sam sišla u halu za konferencije, iznenadila količina prisutnih ljudi.

We’re talkin’ far, [like über far] you can’t get there by car in a day It’s super duper crazy far but not just pulsars quasars and stars I mean it’s far, far, far, if there’s some doubt listen to us shout [THIS STUFF IS FAR] I sense all the explosions going off inside your brain As your mind gets blown by what I just did explain Sorry if my words might drive you all insane But that’s what happens when precision is your middle name So with an exacting factor, like some sextant or protractor Using details quite semantic, I’ll show how huge is this gigantic CHORUS

Stigla sam da obiđem postavku astronomskih slika, kada su nas pozvali da sednemo. Skoro puna sala bila je u potpunom mraku, samo je na video bimu bio logo Međunarodne godine astronomije. Počinje zvanično otvaranje MGA u SAD. Kreće zahvaljivanje te ovom prof dr, te onom dr iz NASA-e... kako svakog sledećeg prozivaju, tako sam ja sve manja u svojoj stolici... Čoveče, koliki li je prosek IQ-a u ovoj prostoriji?

Nikad se nisam osećala toliko glupo, iako se često vadim na činjenicu da sam plavuša.

Međutim, za one koji su sada očekivali integrale i formule i dosadnu priču, ovo je potpuno iznenađenje.

12

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

...far too big to explain in any concise ways, it might just have to take 365 days I hope that I have offered up some technical assistance And haven’t caused your ticker too much ventrical resistance But you have got to listen and trust my insistence That I am very accurately describing the distance CHORUS

Ne samo da smo se ludo zabavljali, nego je usledio najzanimljiviji deo - otvaranje MGA. Planirano je bilo da se svetlost sa Plejada pomoću teleskopa na Sinsinati opservatoriji (najstarijeg teleskopa koji je još uvek u upotrebi u SAD) usmeri i svečano preseče vrpcu. Međutim, januar k’o januar – bilo je oblačno... Na video bimu prenos uživo – u kupoli astronom Dean Regas i desetak klinaca iz kraja – nije obećavao, naročito nakon što su nas obavestili da je oblačno. Na vrlo duhovit način, Dean se napravio blesav i poturio fotografiju Plejada ispred kamere.... možda će neko da nasedne :)... Naravno, to je bila šala. Prešlo se na plan B – u Second Life-u je virtuelno presečena vrpca i time bila zvanično otvorena MGA. Nakon ceremonije i svetske premijere filma 400 godina teleskopa, na platou ispred Convention Centra su postavljeni teleskopi.

Bila je vedra noć u Los Angelesu, ali je mene čekao dug put. U vrlo dobrom raspoloženju krenula sam put San Diega, pevušeći Hrabovu pesmu u kolima... IT’S REALLY FAR...

KRATKE

VESTI

Danica Drašković diplomirala U ponedeljak, 28. juna tačno u podne Danica Drašković je počela odbranu svog diplomskog rada na katedri za astronomijiu pri Departmanu za fiziku PMF u Novom Sadu, pred komisijom u sastavu: docent dr Dušan Mrđa (predsednik), pof. dr Bozidar Vujičić, i docent dr Tijana Prodanović (mentor).

Kao što se i očekivalo, Danica je sa desetkom diplomirala!

Danica Drašković je dugogodišnji saradnik AM. U časopisu Astronomija uređivala je vesti - sve do gašenja časopisa.

ODRŽAN XXXVIII BAV Od 18. do 20. juna održan je XXVIII Beogradski astronomski vikend.

Popularni BAVje trajao tri dana i obilovao je bogatim programom. Na žalo st vrlo loše vreme je osujetilo dolazak većeg broja posetilaca.

BAV je otvorio dr Miodrag Dačić, upravnik Narodne opservatorije na Kalemegdanu. Sem iz Beograda, predavači su došli i iz više drugih gradova Srbije: iz Niša, Vršca, Novog Sada itd.

Gigantska Hablova fotografija u Novom Sadu U četvrtak 13. maja u planetarijumu Astronomskog društva “Novi Sad” svečano je otkrivena velika fotografija koju je za svoj dvadeseti rođendan snimio Svemirski teleskop Habl. Pre toga, dipl astronom Ivana Horvat, čijom velikom zaslugom je fotografija i stigla u Novi Sad, je održala prigodno i nadahnuto predavanje o čuvenom teleskopu, a prikazana su i dva dokumentarna filma posvećena takođe tom teleskopu.

Sliku je zatim otkrila doc. dr Tijana Prodanović koja je iznela i osnovne podatke o objektu sa fotografije. U pitanju je inače detalja iz magline Carina ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

13

E lektro-slabe no v a k l asa z v e z d a

Otkriće tima profesora Dejana Stojkovića sa Univerziteta SUNY, Buffalo, US

Z

vezde su najvažniji astrofizički objekti u našem svemiru. Bez zvezda ne bi postojali uslovi za razvoj životnih oblika nalik

našem.

Naša zvezda Sunce nas snabdeva svom potrebnom energijom. Svi izvori energije na planeti Zemlji, uključujući fosilna goriva (nafta, ugalj, gas), energije vetra, reka, plima i oseka su u biti samo konzervisana ili konvertovana enegija Sunca.

A čemu Sunce duguje svoju energiju? U prvom redu gravitaciji. Gravitacija je privlačna sila čija je tendencija da sažme i okupi razređeni kosmički materijal. Tako razređeni gas koji se uglavnom sastoji od vodonika prvo postaje proto-zvezda ili zvezda u nastajanju.

Kako gustina proto-zvezde raste, tako raste i njena temperatura. U jednom trenutku, kada temperatura premaši desetak miliona stepeni celzijusa, svi uslovi za početak termonuklearne reakcije su ispunjeni. Atomi vodonika se spa-

zvezde

jaju u jezgra helijuma u procesu poznatom kao fuzija.

Fuzija je vrlo efikasan proces konverzije mase u energiju, koji za posledicu ima oslobadjanje velike količine energije u kratkom vremenskom intervalu. Drugim rečima, termonuklearne reakcije su u svojoj prirodi snažne eksplozije koje imaju tendenciju da razbiju zvezdu. Dok postoji dinamička ravnoteža između termonuklearnih reakcija i gravitacije koja teži da dalje sabije zvezdu, imamo tzv. zvezde glavnog niza. Naše Sunce, kao i većina zvezda koje vidimo na noćnom nebu, su zvezde glavnog niza. One mogu da postoje u ravnoteži od nekoliko miliona do nekoliko milijardi godina, zavisno od njihove mase.

Međutim, kada se jednom zalihe vodonika potroše, fuzija vodonika u helijum prestaje, i balans sa gravitacijom je narušen. Gravitacioni kolaps se nastavlja i zvezda postaje jos gušća i toplija. U jednom trenutku, temperatura postaje dovoljna da podrži fuziju helijuma u

ugljenik. Kolaps je opet prekinut, i zvezda je u ravnoteži sve dok traju zalihe helijuma. Tako se jedna za drugom smenjuju fuzije sve težih elementa dok se ne stigne do gvožđa. Fuzija gvožđa u teže elemente ne može da se odigra spontano. Na tom nivou, svo termonuklearno gorivo je potrošeno i fuzija više ne može da igra nikakvu ulogu u evoluciji zvezde. Gravitacioni kolaps sabija materiju do novih ekstremnih gustina.

Sve do ovog trenutka, materija se u zvezdi nalazi u svom normalnom atomskom obliku.

Jezgro atoma sadrži protone i neutrone, a elektroni kruže oko jezgra. Kada gustina i pritisak postanu toliko veliki da svi elektroni moraju da popadaju u atomsko jezgro, dolazi do reakcije u kojoj protoni i elektroni grade neutrone, koji sa preostalim neutronima iz jezgra čine zvezdu sastavljenu isključivo od neutrona. Takva zvezda ima svoje prirodno ime - neutronska zvezda. Neutronska zvezda nema aktivnih izvora energije jer su termonuklearne reakcije

Sunce. Snimak načinjen solarnim, optičkim teleskopom Hinode, NASA

14

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

HR dijagram ugašene, međutim Fermijev pritisak, koji ne dozvoljava neutronima da previše priđu jedan drugome, može da uspostavi balans sa gravitacijom.

Međutim šta se dešava sa zvezdama koje su toliko masivne da ih gravitacija može sabiti do gustina gde više ni Fermijev pritisak neutrona ne može da uspostavi ravnotežu sa gravitacijom? Tu fizika elementarnih ćestica dolazi u pomoć. Neutroni se sastoje od elementarnih čestica koje nazivamo kvarkovima. Postoji šest vrsta kvarkova, i najčešće se obeležavaju slovima u,d,s,c,b,t. Neutron je kombinacija koja se sastoji od jednog “u” i dva “d” kvarka. Na ogromnim pritiscima, neutroni više ne mogu biti razlikovani kao individualne čestice i dolazi do faznog prelaza u kome materija prelazi u tzv. kvarkovsko stanje. U tom stanju ne postoje individualni neutroni, već samo more slobod-

nih kvarkova. Precizni proračuni daju indikacije da kvarkovska materija koja se sastoji od u,d, i s kvarkova može da pruži protivtežu gravitaciji zbog novonastalog kvarkovskog Fermijevog pritiska.

Do nedavno se mislilo da između kvarkzvezda i crnih rupa ne postoje interesantni objekti. Svaki objekat masivniji od stabilne kvark-zvezde ne može da izdrži gravitaciju i nepovratno kolapsira u crnu rupu. Ispostavlja se, međutim, da imamo još dosta toga da naučimo o evoluciji zvezda. Gravitacioni kolaps, gde materija dostiže sve veće gustine i pritiske, može se razumeti kao inverzni Big Bang. Posle Big Benga, univerzum koji je startovao iz stanja praktično beskonačne gustine (i nulte zapremine) počinje da se širi i razređuje.

U gravitacionom kolapsu, prilazi se Big Bengu proizvoljno blizu i dostižu se stanja

koja su postojala samo delić sekunde posle Big Benga. Pri gustinama većim od 10^25 kg/m^3 (poređenja radi, gustina jezgra Sunca je samo 100 000 kg/m^3) dolazi do još jednog vrlo važnog faznog prelaza koji se naziva elektroslabi fazni prelaz. Na tim gustinama i energijama elektromagnetne i slabe nuklearne interakcije se ujedinjuju u jedinstvenu silu pod imenom elektroslaba sila.

Fazni prelaz uvek sa sobom donosi važne promene u strukturi materije. Elektroslabi fazni prelaz je važan iz mnogo razloga, a za evoluciju zvezda najvažniji su elektroslabi procesi koji dovode do narušavanja očuvanja barionskog naboja. Na niskim energijama barionski broj je savršeno očuvan, što za posledicu ima stabilnost protona i neutrona. Kako smo svi mi izgrađeni od protona i neutrona, njihova stabilnost omogućuje naše nesmetano postojanje.

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

15

Elektroslba zvezda Međutim, na energijama višim od elektroslabih, barionski naboj nije više očuvan i kvarkovi od kojih su protoni i neutroni izgrađeni mogu da se konvertuju u leptone, u prvom redu elektrone i neutrina. Ova činjenica igra vrlo važnu ulogu u evoluciji zvezda pri gustinama većim od elektroslabih. U ovom kontekstu, kvarkzvezda je samo veliki rezervoar kvarkova koji mogu da posluže kao gorivo, tj. izvor energije.

Kako su kvarkovi mnogo teži od neutrina, raspad kvarkova oslobađa neutrina vrlo visoke energije. Oslobođena neutrina se kreću skoro brzinom svetlosti i ponašaju se skoro isto kao fotoni u Suncu, tj. kao zračenje visoke energije. To znači da elektroslabe reakcije mogu da zamene davno ugašene termonuklearne reakcije i obezbede stabilnost zvezde.

Postojanje elektroslabih zvezda je predviđeno u radu Dejana Stojkovića, De Chang Dai-a (SUNY at Buffalo), Arthur Lue-a (MIT) i Glenn Starkman-a (Case Western University) pod nazivom “Electroweak stars: how nature may capitalize on the standard model’s ultimate fuel”. U tom radu je pronađeno specijalno rešenje Ajnštajnovih jednačina za gravitacioni kolaps koje opisuje objekte čija je centralna gustina veća od elektroslabe gustine, a samo rešenje nije singularno, tj. ne predstavlja crnu rupu. Ispostavlja se da su zvezde tog tipa vrlo komplikovane. Jezgro zvezde je vrlo malo 16

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

i vrlo masivno, tako da je njegova gustina blizu gustine crne rupe. Jezgro elektroslabe zvezde je njen motor, to je oblast gde su temperatura i gustina veće od elektroslabog faznog prelaza, i gde se vrši konverzija kvarkova u leptone.

Ekstremni uslovi u takvoj zvezdi najbolje su ilustrovani dimenzijama: jezgro je veliko tek nekoliko santimetara dok je cela zvezda prečnika nekoliko kilometara (poređenja radi prečnik Sunca je 1 400 000 km). Ogromna energija u vidu neutrina se oslobađa u jezgru, ali neutrina gube energiju pokušavajući da napuste zvezdu boreći se sa ekstremno jakim gravitacionim poljem (ovaj fenomen je poznat kao gravitacioni crveni pomak). Druga važna činjenica je da neutrino koji inače ima vrlo slabe interakcije sa okolnim materijalom, na ovako viskim energijama bitno pojačava svoje interakcije i ponaša se skoro isto kao i elektron (što i jeste smisao elektroslabog ujedinjenja sila), što

znači da ne može lako da pobegne iz zvezde. Ogromna gravitacija i jake interakcije glavnih nosioca energije - neutrina - imaju za posledicu dosta dug život elektroslabih zvezda. Bez ovih efekata elektroslaba faza u životu zvezde bi trajala samo delić sekunde, i zbog ogromne količine oslobođene energije u centru bila bi više nalik eksploziji nego stabilnom sagorevanju. Ali sa efektima gravitacije i jakim interakcijama neutrina, proračun pokazuje da zvezdi treba oko deset miliona godina da potroši svoje kvarkovsko gorivo. A deset miliona godina se već poredi sa životnom vekom nekih zvezda glavnog niza. Neke zvezde koje vidimo na tamnom noćnom nebu mogle bi biti elektroslabe zvezde.

Struktura elektroslabe zvezde je prikazana na slici. U centru je jezgro gde se odigravaju elektroslabe reakcije u kojima se uništavaju kvarkovi, a oslobađaju neutrina vrlo visokih energija.

Neutrinosfera označava radijus unutar zvezde sa koga neutrino može slobodno da napusti zvezdu (unutar tog radijusa neutrina su praktično zarobljena). Neutrinosfera ne postoji kod običnih zvezda jer kod njih neutrino može da napusti zvezdu bez obzira gde se nalazi.

Fotosfera je radijus sa koga fotoni (svetlost) mogu slobodno da napuste zvezdu. To je ujedno i efektivni radijus same zvezde. Elektroslaba zvezda emituje veći deo svoje energije preko neutrina, ali neutrino je mnogo teže detektovati detektorima na Zemlji. Fotoni čine manji deo energetskog bilansa ove zvezde ali ih je mnogo lakše videti, većina njih je u vidljivom delu spektra.

Elektroslabe zvezde očigledno otvaraju novo poglavlje u evoluciji zvezda, ostaje samo da astronomske opservacije potvrde postojanje ove nove klase zvezda.

O AUTORU Dr Dejan Stojkovic je profesor na Univerzitetu SUNY, Buffalo, US i jedan je od najuspešnijih srpskih naučnika srednje generacije u svetu.

opservatorije

Mauna Kea oblaci sve češći nad čuvenim opservatorijama!

Mauna Kea Zasigurno jedna od najznačajnih modernih zemljaskih opservatorija.

Sa svih svojih 12 (da dvanaest) veeelikih teleskopa (od čega su KECK i Gemini najveći) nalazi se na visini od 2835 metara na malenom ostrvu Havajskog arhipelaga. Sama planina je vulkanskog porekla, a okolina podseća na Mesec – ako ste uopšte bili do prvog komšije u dvorištu. Nigde travke, a o životu i da ne govorimo.

Priča se da celo brdo tj. planina pripada lokalnim Havajcanima, a vrednost opreme je preko 2 milijarde zelenih novčanica. Sitnica a?

Opservatorija postoji još od 1967. a glavni argument za gradnju ove naučne stanice baš na ovom mestu su bile navodno odlične vremenske prilike.

E sad… vreme se menja, a siguran sam da ste čuli za globalno otopljavanje, el ninjo, Kopenhagen, Al Gora, Kjoto i šta ti ja ne znam šta sve već od zaštite čovekove okoline.

Ajde da pogledamo istini u oči i vidimo šta se to dešava sa našom kraljicom astronomije – kompleksom opservatorija Mauna Kea. Pre nekih 15-tak godina dobar poznanik (inače naše gore list) koji je bio jedan od pokretača izgradnje ove opservatorije pričao mi je bajke (ili će biti basne?) kako je Mauna Kea IDEALNO posmatračko mesto. Broj oblačnih dana bio je tih 70-tih i 80-tih godina oko desetak. Moj prvi dodir sa Mauna Keo-om bio je sredinom 90-tih. Tada sam od dve dobijene posmatračke noći obe proveo gledajući u kišu. Pričali su mi da sam jedan od tri najveća baksuza (do tada)! Na mesto “zločina” vratio sam se krajem 90-tih pa i onda sam ulovio jednu od tri noći veoma kišne. Konačno Aprila

2002 sam zakačio 5 dana kakve ni najstariji lokalci ne pamte a to je SNEG. Ljudi moji… pa mislim da se ni na Antartiku nisam toliko smrzao!

Zvanični izveštaji kažu da je trenutni prosek vedrih noći oko 325 po godini ili da to prevedemo na naš obični jezik: imate verovatnoću od 10% da zakačite bar jednu noć oblačnu. A sad se sigurno pitate da l’ je to dobro ili lose?

Pa evo na primer brat blizanac teleskopa Gemini na jugu (Čile) ima samo 5 oblačnih noći godišnje ili 1,5%. Slična je situacija i na Kanarima, a Atakama (opet Čile) se i ne seća kad je padala kiša.

Kao što vidite stvari se menjaju – na loše.

Konačno, posle par čaša dobrog kalifornijskog vina direktor jednog od Mauna Kea teleskopa mi je i priznao da vremenske prilike i nisu kao što su bile i da sve to i nema puno smisla – bar ne u sub-milimetarskom delu spektra.

Da još sve to malo prevedem na naš astronomski jezik: zvanična vidljivost sa Mauna Kee je oko 0,4 lučne sekunde koliko je i na Čileanskim opservatorijama i na Kanarima. Iz ličnog iskustva mogu vam reći da ste presrećni ako na Havaima postignete 0,6 lucne sekunde, na Kanarima oko 0,5 a Čile… e tu ima mesta i do 0,25 lučne sekunde.

I šta sad… Ništa! Čekaćemo bolje vreme, a u međuvremenu šalji teleskope van zemlje.

Tamo je sigurno budućost!

Prof. dr Miroslav Filipović University of Western Sydney

više o ovoj temi Vulkan Mauna Kea Na Mauna Kei, kaže havajska tradicija, živi snežna boginja Poliahu

Opservatorije na Mauna Kei Mauna Kea je uspavani havajski vulkan. Na njemu se nalaze najm oćnije opservatorije sveta. Astronomi kažu da je Mauna Kea mesto kontakta Zemlje sa ostatkom univerzuma. ::> Astronomija br. 31 str 50

Mauna Kea, snimila dr Katarina Miljković ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

17

18

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

ASTRONAUTIKA

V

eć mesecima svi zaljubljenici planetnih istraživanja sa strepnjom prate sudbinu Marsovog istraživačkog rovera „Spirit“. Kad god se dogodi nešto novo, pišemo i o putešestviju njegovog brata blizanca, rovera „Opportunity“.

Mnogi od vas su se kao i ja već odavno identifikovali sa makar jednim od njih, i uveče u mraku maštamo da ako već nismo u stanju da kao roveri produžimo naš vek 25 puta, onda makar da smo negde bliže njima, da možemo uživo da pratimo avanture ova dva vanvremenska istraživača.

imitiranje marsa! Fotograf Eric Curry priprema scenu za pravljenje fotografije rovera u „prirodnom okruženju“.

Ali sve te priče o kojima čitamo su fragmentarne i bave se uglavnom samo aktuelnostina.

Međutim, da vidimo čitavu priču o roverima sa jedne sasvim dugačije vizure.

Ali sve te priče o kojima čitamo su fragmentarne i bave se uglavnom samo aktuelnostina. Međutim, da vidimo čitavu priču o roverima sa jedne sasvim dugačije vizure.

Tokom juna i jula 2003. godine, Nasin Laboratorija za mlazni pogon (JPL) lansirala je dva robota sa ciljem da istraže površinu Marsa.

Kao što znamo, nazvani su „Spirit“ i „Opportunity“, ali iako su po sredi bili identični blizanci, tokom istraživanja različitih strana planete koje je otpočelo januara 2004, roveri visoki samo 150 cm, iskazali su potpuno različite ličnosti: „Spirit“ je postao problematično dete i kralj drame; „Opportunity“, dobar dečko i vrhunski izvođač. Ono što se ne može poreći, to je da su oba Marsova istraživačka džipa do sada pokazala zadivljujuću izdržljivost. Oba kao da su na Marsu umesto vode pronašli Izvor mladosti, jer su umesto planiranih 90 dana do sada živeli 25 puta više. Sa svakim novim trijumfom nad rizicima koji su im često pretili, i novim čudesnim slikama sa druge planete koje su nam slali, mi na Zemlji smo sve više navijali za njih i divili se njihovoj čvrstini. Uostalom, kada se prošlog maja „Spirit“ nesrećno zaglavio u pesku, Salley A.J. Rayl, koja piše blogove za „Planetary Soci-

ety“, optimistički je uveravala da će čisti solarni paneli dati „Spiritu“ dovoljno snage da se izvuče, a oba rovera je tretirala kao „članove robotskog plemstva planetnog istraživanja“.

Sigurno je da jedan od razloga njihovog velikog uspeha leži u njihovoj maloj težini, jer na Zemlji svaki od njih ima 185 kg ali na Marsu samo 70 kg, što je svega 38 procenata mase na Zemlji. Drugi razlog je čista sreća.

Kada su marsovski vetrovi prekrili solarne panele rovera slojem prašine i opasno smanjili njihov kapacitet napajanja uređaja strujom, isti ti vetrovi su i oduvali prašinu i omogućili revitalizaciju ćelija i napajanja. Ovde ne treba preskočiti evidentnu ingenioznost kalifornijskih naučnika i inženjera Laboratorija za mlazni pogon (JPL) koji su konstruisali i koji vode rovere, i koji su uvek do sada pronalazili najpametniji put da im produže vek trajanja čak i kada su pojedini delovi počeli polako da otkazuju. Bez obzira da li su njihovom uspehu doprineli sreća ili veština, činjenica je da su „Spirit“ i „Opportunity“ uspeli da u potpunosti šarmiraju javnost.

Jedan od razloga našeg opšteg „navlačenja“ bio je taj što čim je misija počela, svako ko je imao Internet mogao je da pogleda slike Marsa. „Politika [roverovog] tima da čim slike stignu do nas objavimo ih na netu bila je u to vreme velika novina,” kaže Janet Vertesi, postdoktorantski istraživač u Informatičkom odelenju Kalifornijskog univerziteta u Irvajnu, koja trenutno piše doktorat o iskustavima tima za rukovođenje Marsovim roverima.

Kako sama kaže, to je bio možda prvi put da je NASA objavljivala slike u tako kratkom roku. „Bilo je jako uzbudljivo svakog jutra uz šolju kafe ulogovati se i pogledati šta se novo u međuvremenu dogodilo na Marsu. Danas, sa Twitterom, grupama na Fejsbuku i raznim blog-postovima, to je mnogo drugačije.“ Vertesina istraživanja tokom studiranja, sprovođena na njujorškom Kornelu, pojačala su njeno interesovanje za naučnu istoriju i sociologiju. Njeno interesovanje vezano je za interakciju čovek-kompjuter, i zato je proučavala društvenu organizaciju u timovima robotizovanih svemirskih letilica, istražujući, po svojim rečima, na koji način naučnici koriste slike u svom radu. Misija Mars Exploration Rover 1 bila je idealna za njen rad. Mogla je da na licu mesta prati na koji način članovi tima koriste slike da bi analizirali geologiju Marsa i stupaju u interakciju sa planetom preko rovera udaljenih milionima kilometara od njih.

Da bi što bolje shvatila povezanost nauč1 To je zvanični naziv misije.

Službena oznaka „Spirita“ je MER-A, a „Opportunityja“ MER-B, prema redosledu sletanja na Mars. Ova imena koja mi koristimo odabrana su na velikom javnom konkursu, a pobedila je 9-godišnja ruskoamerička učenica iz jednog sirotišta, Sofi Collins.

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

19

njujorške „Statue slobode“ – sve u toku pozajmljenog vremena 6. Odatle je rover napravio takve inspirativne pejzaže Marsa kakve niko nije mogao ni da sanja. Iste godine, „Opportunity“ se na mesec i po dana ukopao u meko tlo dine „Čistilište“ 7. Godinu dana ranije, „Spirit“ je skrenuo pogled sa nepregledne pustinje u nebo i načinio jedinu sliku Zemlje dobijenu sa druge planete.

Od proletos, NASA je počela da izdaje saopštenja za štampu u kojima je tadašnje probleme rovera objašnjavala korišćenjem neuobičajeno ljudskih termina: recimo, govorilo se da je „Spirit odbio da se probudi“ nakon regularne Rover „Rockey 7“. Vidi se popodnevne „dremke“ čiji situacija kada je podigao je cilj bio da se sačuva enerpanoramsku stereo-kameru gija. Ili da je uočen „napad na visinu od 1,4 metra i amnezije“ kada se „Spirit“ ispituje horizont. nije „setio“ da u svoju flešmemoriju snimi podatke dnevnih aktivnosti. Bilo je još jedan njegov točak počeo da pravi prob- očigledno da su oba rovera počela da pokazuju leme. Tokom avgusta 2005, „Spirit“ se popeo „simptome starenja“.

Laubachova, koji je krajem devedesetih radila na „Sojourneru“ 8, roveru misije „Mars „...i pored toga što se roveri nalaze milionima kilo- Pathfinder“, priznaje da je i taj mali traktorčić metara daleko od svojih ljudskih saigrača, naučnicima izazivao velike emocije. „Definitivno je posi inženjerije je pošlo za rukom da prema njima razviju tojala veza,“ seća se ona. „’Sojourner’ je bio i nizak. Možda zbog njegovih dimenzija i neverovatnu simpatiju, koja se pokazala od krucijalnog mali ograničenja, ali o njemu sam razmišljala kao o značaja za uspešnost misije.“ nekom slatkom kućnom ljubimcu.“ „’Spirit’ i ’Opportunity’“ – priča ona napravivši pauzu – „više podsećaju na ljude.“ napisala da „i pored toga što se roveri nalaze na Husband Hill 5 – sa 82 metra viši je od A onda se to dogodilo. Krajem aprila 2009. milionima kilometara daleko od svojih ljudgodine, kako reče Doug McCoustin, direktor 3 Ovaj rover je nastao s kraja prošle skih saigrača, naučnicima i inženjerije je pošlo programa Mars Exploration, „’Spiritu’ se dogdecenije kao naslednik i druga generacija za rukom da prema njima razviju neverovatnu odio ekvivalent propadanja kroz led“. Rover je rovera misije „Mars Pathfinder“, „Sojourner“. simpatiju, koja se pokazala od krucijalnog propao kroz nešto što niko nije primetio da je Imao je oko 16 kg i dimenzije 40 × 60 × 25 značaja za uspešnost misije.“ cm. Samo prednji točkovi su služili za upravl- 6 Aludira se na planirano vreme Svi članovi tima vole da pričaju o tom janje. misije na površini Marsa od samo 90 Marodnosu. „Toliko se baviš tim robotima da one 4 Misli se na 2. sol (25. januar 2004.). sovih dana. Rover je na vrh brda došao 582. na neki način prestaju za tebe to da budu,“ Uređaj koji je „kriv“ za ovaj problem azimutMarsovog dana, odn. sola. kaže Sharon Laubach, koja je doktorirala na nog pokreta zapravo je jedan grejač, koji 7 U pokušaju da se 26. aprila 2005. robotici i sada je načelnik JPL grupe koja je je izgleda još na Zemlji ostao trajno u „on“ (446. sola) popne na 30 cm visoku dinu svojevremeno razvila softverski jezik za komupoložaju. Da ne bi došlo do pregrevanja, nazvanu „Purgatory Dyne“, roverova 4 kutna nikaciju sa roverima 2. „Šaljemo im komande, aktiviran je termostatički prekidač („T-star točka upala su do osovina u pesak i zaglavila poput pisama i poruka, a oni rade šta im se box“), čiji je to i zadatak, ali sve to je bilo se. Tek 463. sola uspeo je da se izvuče. kaže i na kraju dana pišu kući. Ove devojke su kratkog veka. Od maja 2008. (1530. sola) Nakon toga napravljen je novi softver potpuno svoje, a mi se nadamo da rade ono što ruka se ne upotrebljava. koji je uvek merio procenat proklizavanja im tražimo.“ Uzvišenje nazvano po tragično nastradatočkova i uspešno sprečavao rovere od Te devojke ... Ali nisu one prve mašine lom zapovedniku šatla „Columbia“, Ricku D. sličnih problema. Tako je 603. sola rover aukoje su svoje rukovaoce uvukle u emotivnu Husbandu. Rover je na vrhu bio bezmalo 2 tomatski blokiran kada je softver procenio vezu. Laubachova priznaje da je svojevremeno meseca. Uzvišenje se nalazi u krateru Gusev, da je proklizavanje dostiglo 44,5%. i najviše je među brdima Columbia.

8 Prvi pokretni robot na površini 2 Radi se o softveru „Maestro“, Marsa. Sleteo 4. jula 1997. u okviru Nasine pomoću kojega tim gleda slike sa rovera 5 Uzvišenje nazvano po tragično misije „Mars Pathfinder“. Nosio je 3 kamere u 3-D i u kome planira dnevne aktivnosti. (dve crno-bele i jednu u koloru), akcelero„Maestro“ je pisan u Javi, tako da može da se nastradalom zapovedniku šatla „Columbia“, Ricku D. Husbandu. Rover je na vrhu bio metre, alfa protonski rendgenski spectropokrene pomoću mnogih platformi, kao što bezmalo 2 meseca. Uzvišenje se nalazi u metar (APXS), potenciometre i sl. uređaji za su Microsoft Windows, Macintosh, Solaris, krateru Gusev, i najviše je među brdima istraživanje geologije Marsove površine.

Linux, i Irix. nika i rovera, Vertesijeva je postala učesnikposmatrač među naučnicima i in-ženjerima JPL tima, ne samo u Pasadeni već i širom zemlje. Kao kanađanskoj građanki, bilo joj je ograničeno kretanje po JPL; naprimer, nije smela da ulazi u sobe odakle su kontrolori slali komande roverima. Ali je zato imala potpun pristup naučnom timu tokom njihovih dnevnih aktivnosti na Marsu, a omogućeno joj je i da se lično upozna sa mnogim članovima naučnog i inženjerskog tima. (Članovi naučnog tima se i danas nalaze svuda po Americi, a svakodnevna komunikacija se obavlja putem konferencijskih poziva.)

Mogla je pažljivo da posmatra kompleksne odnose između članova tima i „Spirita“ i „Opportunityja“. „Niko ne zna bolje od vozača i naučnika u kojoj meri su roveri neautonomni,“ kaže Vertesi. „Tim mora vrlo oprezno da im govori šta da urade.“ Pored digitalnih fotografija, njen rad, navodi ona na svom sajtu, „pokrenuo je više tema.“ Na konferenciji 2008. u Italiji, koju je organizovala Specijalne interesne grupe za Interakciju čoveka i kompjutera (SIGCHI), Vertesijeva je prezentirala rad pod naslovom „’Biti kao rover’: Objedinjena iskustva misije Marsovih istraživačkih rovera“, u kome je

20

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

osećala snažnu vezu sa „Rockyjem 7“, roverom za testiranje koji nikada nije napuštao Zemlju3.

Suprotno od njega, „Spirit“ i „Opportunity“ se svake noći izlažu temperaturi od bezmalo -100 stepeni Celzijusa. Još od drugog dana misije 4 robotska ruka „Opportunityja“ imala je probleme sa zgobom ramena. Zbog blokade jednog od točkova, „Spirit“ je još od 2006. bio primoran da vozi unazad, a od pre par meseci

fere moraće da pronađe način da iskosi svoje solarne panele što više ka severu.

U protivnom, veliki je znak pitanja da li će moći da generiše dovoljno struje da preživi ledeni Marsovu zimu 9. „Mislim da na stvaranje veza najviše utiče vreme koje provodimo u ovakvim projektima,“ kaže Ashley Stroupe, vozač rovera. „Neki od nas koji sada radimo ovde, rade sa roverima već 10 godina, Vozač Scott Maxwell koristi 3-D naočare da a ja sam tu već pet.“ Stroupeova nije bi na kompjuteru gledao površinu Marsa, što očekivala da će vremenom početi da oseća ikakvu nak- je često jedini način da uoči prepreku. Obratiti lonost. „Nisam imala pažnju na godište vozača. pojma da ću uopšte ti roboti koji su tako daleko od nas,“ kaže Verimati toliko vremena da tesijeva. „Zato naučnici i inženjeri vrlo često upoznam rovere ovako do- upražnjavaju ’ples robota’. To su zapravo serije bro.“ Ona takođe priznaje pokreta kojim imitiraju ono što roboti treba da da je čitav tim toliko emo- učine: šire ruke i rotirajući šake, oponašajući tivno investirao u dobro- solarne panele. Uvek su vrlo svesni gde im se bit vozila, da svi osećaju u tom trenutku nalazi Sunce. Ti ljudi su polu„ponos“ kada pričaju o nje- fizički prisutni na Marsu. Jednom je jedan mu. „Na mnogo načina,“ naučnik ustao i govoreći o nekom eksperimenkaže ona, „shvatamo ove tu počeo da ide unazad ... odjednom je rekao, rovere kao nekakvu našu ’Janet, brzo kameru. Pretvaram se u rovera!’“ Dok je tim prošlog jula pripremao još jedan test u pokušaju decu koje smo poslali u svet Vozač John Wright je i sâm doživeo nešto izvlačenja „Spirita“, član tima Sharon Laubach (desno) čisti pre vremena. I kao i većina slično. „Oduvek sam primećivao da mentalno točak probnog rovera da bi upao u pesak što pre. Matt Van roditelja, kada im deca odu vizuelizujem ono šta [roverova] ruka radi. VreKirk, nazvan „Kill Switch“, uvek je u pripravnosti da u slučaju na koledž, ne možemo da menom sam počeo sve više da koristim levu im pomognemo svaki put ruku. Kada i počnem nešto da radim desnom, potrebe tima prekine simulaciju. kada im je pomoć stvarno kažem sebi, čekaj, moraš da upotrebiš levu ruku, jer se rameni zglob nalazi levo na prednjoj strani šasije rovera, a i lakat se savija na levu stranu. Druga ruka mi je nepotrebna. Neverovatna stvar!“ „Pancami“ 10 su oči, priča Vertesijeva, i često smo o njima razgovarali upravo tako. „Uobičajeno je da roverov tim kaže, ’Pogledaćemo malo okolo.’ Kada pogledaju na dole, kažu, ’Tražimo između nogu.’ Time se roveri definitivno uvlače u potpuno ljudsku sferu.“ 10 Panoramske kamere, digitalne stereo 3-D kamere (svaka po 270 g) sa po 8 filtera za istraživanje lokalne geologije, morInženjeri iz Nasine laboratorije JPL pokušavali su da sa serijom testova izvuku „Spirita“. U fologije, topografije i meteorologije. Nalaze tome su im pomagala dva rovera na Zemlji. Oni se vide na slici, u sanducima sa peskom se 1,52 m iznad tla. Kamere imaju vidno polje od 360° po azimutu i ±90° po elevaciji. istog kvaliteta kao onaj na Marsu, nagnuti pod istim uglom kao i „Spirit“.

Pravljene su tako da što vernije podražavaju Krajem novembra 2009. tim iz Pasadene potrebno.“ rezoluciju ljudskog oka i prikažu pejzaž je počeo da šalje „Spiritu“ nove komande za onako kako bi ga video neki naučnik kada bi Vertrsijeva je otišla i korak dalje. Ona u bio tamo na površini. saniranje problema, ali bez vidnog napretka.

I pored nekoliko vrlo ambicioznih pokušaja, svom radu „Biti kao rover“ tvrdi da kontrolPostoje još i „Navam“ (navigacione kamere), do kraja decembra rover se jedva primetno ori ne samo da su formirajli antropomorfni dva monohromska aparata sa višim vidnim pomakao. I pored vožnje unazad i mnogih pogled na rovere, već su napravili i određeni poljem ali slabije rezolucije, koja služi za neverovatnih manevara sprovođenih u dru- „tehnomorfni“ pomak u svom ponašaju. navigaciju i vožnju. Takođe se nalazi na „Teško nam je da shvatimo kroz šta prolaze glavnom jarbolu. goj polovini januara – kada smo svi u mislima već videli oslobođen „Duh“ – na sastanku 9 Svaki rover ima zapravo 9 „očiju“: 6 Po Marsovom kalendaru, zima čelnika Nase od 26. januara odlučeno je da se zvanično počinje u maju i traje dvaput duže inženjerskih kamera koje pomažu u navigacodustane od daljih pokušaja i da se ova ro- nego na Zemlji. Zima i jesen traju 194 sola iji rovera, i 3 kamere za naučna istraživanja botska misije redefiniše i prozove „stacionar- [Marsov solarni dan traje 24 časa, 39 min. i – PANCAM, NAVCAM i mala crno-bela nom istraživačkom platformom“. Sa zimskim 35,2 sek.; Na Zemlji, solarni dan traje 24,0 mikroskopska kamera zakačena za robotsku Suncem koje polako pada ka solsticijumu na sati.Marsova godina traje oko 687 „naših“ ruku, za snimanje detalja iz velike blizine. severnom horizontu, ovaj rover južne hemis- dana.] zapravo podmukla krhka korica, i upao u poput brašna finu prašinu. Sa svakim pokušajem da se iskobelja, suva prašina je u uslovima niske gravitacije i vrlo slabog atmosferskog pritiska sve više gutala toč-kove, dok je preteće kamenje grebalo stomak rovera. Nagib od 12 stepeni još više je pogoršavao situaciju. Posle 40 meseci rada i prevaljenih 7,73 km, nikad brže od 2,5 metra u minuti, tim je odlučio da se zaustavi i sprovede polugodišnje testiranje sa roverom-simulatorom u razmeri 1:1 na peščanim poligonima u JPL.

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

21

U isto vreme, vozač Scott Maxwell može da ode u Marsovu sferu, zahvaljujući parovima kamera na svakom roveru koje stvaraju neverovatnu trodimenzionalnu sliku. „Kada stavim te 3-D naočare, vidim Mars na potpuno isti načina kao kada bih u tom momentu bio gore i gledao ga sopstvenim očima,“ otkriva Maxwell. „Tada mogu da koristim sve reflekse koje je evolucija usadila u moj mozak i da se uživim u 3-D svet ... u oblike terena, visine prepreka, i tako dalje, što mi omogućava da isplaniram sigurnu putanju svog rovera.

Iznenađujuće koliko prepreka i zamki izleće pred mene kada gledam u 3-D a ne vidim ih u 2-D. Pokušajte da preko dana hodate ulicom sa zatvorenim jednim okom i shvatičete o čemu pričam.“ Evidentno je da interakcija čovek-robot stvara pokadkad vrlo duboke i stvarne veze.

Američko vojno osoblje u Iraku i Avganistanu vezivalo se za svoje robote-saborce, čiji zadatak je bio da čiste teren od improvizovanih eksplozivnih naprava, često u tom procesu gubeći svoje mehaničke udove. Mašinama su davali lična imena, dobijali su kopije odlikovanja, „promocije“ za zasluge na bojnom polju, kao i generalne popravke – ili nadgrobne spomenike.

„Pokušavamo da zamislimo kako bi roveri mogli da se osećaju,“kaže John Grant Danas se u sve većem broju pojavljuju roboti i u kućama. Grupa naučnika sa Džordžijskog tehnološkog instituta 11, koja poseduje jedan 11 Panoramske kamere, digitalne stereo 3-D kamere (svaka po 270 g) sa po 8 filtera za istraživanje lokalne geologije, morfologije, topografije i meteorologije. Nalaze se 1,52 m iznad tla. Kamere imaju vidno polje od 360° po azimutu i ±90° po elevaciji.

Pravljene su tako da što vernije podražavaju rezoluciju ljudskog oka i prikažu pejzaž onako kako bi ga video neki naučnik kada bi bio tamo na površini.

Postoje još i „Navam“ (navigacione kamere), dva monohromska aparata sa višim vidnim poljem ali slabije rezolucije, koja služi za navigaciju i vožnju. Takođe se nalazi na glavnom jarbolu (Pancam Mast Assembly, PMA). Svaka kamera ima vidno polje od po 45°.

Treba podsetiti da svaki rover ima zapravo 9 „očiju“: 6 inženjerskih kamera koje pomažu u navigaciji rovera, i 3 kamere za naučna istraživanja – PANCAM, NAVCAM i mala crno-bela mikroskopska kamera zakačena za robotsku ruku, za snimanje detalja iz velike blizine.

22

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

od dva najveća robotska programa u SAD , nedavno je objavila rad, „’Moj Rumba je Rambo’: Prisni kućni aparati.“ Naizgled skromni robotski usisivač zvani Roomba stvara istu vrstu privrženosti kao i svemirski roveri. „Veliki broj naših korisnika opisuje Rumba kao neku vrstu kućnog ortaka sa osobinama živog bića,“ opisuju autori, „kao ’korisnog pomoćnika’, ’kućnog ljubimca’, i ’korisnog člana porodice’. Možda na neki način ekstremno, ali kada smo tražili njihove demografske informacije, tri korisnika su navela svoje Rumbe (navodeći njihovo ime i godište) kao ravnopravne članove porodice ... Osamnaest korisnika je izjavilo da njihove Rumbe poseduju inteligenciju, osećanja, i neke druge naročite karakteristike. Jedan korisnik ... smatra da svaka jedinica poseduje sopstvenu ličnost, mada je duboko svestan da tehnologija nije otišla toliko daleko ...“ Ako su želeli, navedeni vojni i civilni ljubitelji lako su stupali u kontakt sa predmetima svoje naklonosti. Međutim, nasuprot njima, kontrolori JPL su u najboljem slučaju na oko 56 miliona kilometara od „Spirita“ i „Opportunityja“, a i to tek svake druge godine. „Pokušavamo da zamislimo kako bi roveri mogli da se osećaju,“kaže John Grant, geolog i predsednik Centra za Zemlju i planetne studije u Nacionalni muzej vazduha i kosmosa (NASM). Grant je samo jedan od 14 direktora Naučne operativne radne grupe (SOWG), zadužene za planiranje naučnih zadataka rovera iz dana u dan. John radi s roverima još od 2002. godine. „Ne razmišljam o njima kao o ljubimcima,“ priznaje Grant. „Ne gledam ih ni kao ljude, ali definitivno ih doživljavam kao ličnosti.“ Ubeđen je da upravo njihova mobilnost razlog za to. „’Phoenix’ i ’Viking’ lenderi bili su neverovatno uspešni. Ali bili su nepokretni, i možda zbog toga više mehanički. ’Spirit’ i ’Opportunity’ su više poput Malih Mašina Koje Mogu Sve, jer su do sada uradili mnogo stvari koje smo tražili od njih a koje su tako daleko od prvobitnih očekivanja.“ Mistika rovera povezana je čak i sa kulturom starosedeoca Amerike. Tim McCoy, geolog Nacionalnog muzeja prirodne istorije Smitsonijanove institucije, nalazi se u roverovom timu već duže od 4 godine. Ali on je i član Majami plemena sa Srednjeg zapada. U njihovoj Algonkinskoj kulturi, objašnjava McCoy, Majami daruju „animu“ određenim bićima, kao što su ljudi, životinje, određene biljke, i nekim prirodnim fenomenima, kao što je, recimo, grom. „Antropomorfizacija nije prava reč,“ kaže on. „Teško je to objasniti. Neke stvari poseduju životnu snagu u sebi, neku vrstu duše.“ Plemenske starešine Majamija određuju koji produkti moderne tehnologije poseduju dušu. Kola imaju. Vozovi ne. „Na sastanku članova roverovog tima slušao sam priču Jenet Vertesi o razgraničenju koje se u njenoj glavi pravi između ljudi i mašina,“ kaže McCoy. „Na

neki način ona pokušava da se bori sa time.

Međutim za nas Indijance, takva borba ne postoji, nema vidljivog konflikta.“ McCoy i njegov saplemenik, koji predaje lingvistiju na Majami Univerzitetu u Ohaju, raspravljali su da li roveri poseduju animu.

Zato su otišli kod plemenskog starešine i opisali mu šta su roveri i kako rade sa ljudima.

On je razmotrio pitanje i odlučio da roveri svakako imaju dušu. Nakon toga, grupa od 20 studenata iz Majami plemena sa fakulteta dala je roverima ime „neehpikalaankawa keeyo-

Vozač rovera John Wright napeto posmatra virtuelni odgovor virtuelnog rovera na virtuelne komande pre nego što se ista pošalje pravom roveru na Mars. Obratiti pažnju na košulju vozača. sia“, odn. „lutalica sa crvene zvezde“. „Za Majamije,“ kaže McCoy, „lutalice obavljaju važan zadatak, jer tokom lutanja pribavljaju korisne informacije i donose ih u pleme.“ McCoy je ispričao svoju priču roverovom timu. „Nisu bili iznenađeni. Stvarno osećate kao da je ta stvar produžetak vas. Kada jedan od njih umre, biće to opipljiv gubitak i period bola.“ Za svakog ko je blizak sa roverima pitanje kraja života je neprijatno. Ovo što se trenutno dešava sa „Spiritom“ goni naučnike da o tome sve češće pričaju kao o neizbežnim. „Pričaju o njemu kao o gerijatriji,“ kaže Vertesijeva. „Amnezija. Artritis. Sve vrlo ljudska stanja. Ali na pomen roverove smrti ... Pritisak da se rover zaštiti je stvarno ogroman.“ John Grant je praktičan u vezi smrti svojih sondi, ali kaže da još nisu blizu toga. „Znam da će se to jednog dana desiti, ali ne želim da razmišljam o eventualnom kraju misije,“ kaže on. „Sa roverima, stvar je otvorena. Ne želimo da neki od njih ode.“ Ovo što je NASA odlučila da „Spirit“ postane stacionarna laboratorija (isto će važiti i za „Opportunity“) još uvek je daleko od smrti. Umesto toga, rover će postati nešto slično „Phoenixovom“ lenderu, koji je, nakon što je u maju 2008. sleteo na daleki sever Marsa , otkrio sneg i jasne dokaze o postojanju vodenog leda, i sve to radio do novembra, prevazišavši planiranih 90 dana rada, pre nego što je slabo sunčevo svetlo uzrokovalo gubljenje kontakta.

Ili će postati kao dva „Vikingova“ lendera sa

Tzv. Burnsova padina kratera Endjurens. Tamo je rover „Opportunity“ stigao 30. aprila 2004. (134. sol) godine i bio sve do 14. decembra te godine (315. sol). Jasno se vide sedimentni slojevi najverovatnije nastali u dalekoj prošlosti u sadejstvu sa tečnom vodom. (Rover je kompujterski ubačen u fotografiju) sredine sedamdesetih, koji su pored potrage za mikrobskim životom proučavali hemiju, meteoriologiju, seizmiku i magnetizam Marsa, radeći kombinovano skoro 10 godina. „Phoenix“ i „Viking“ nikada nisu mrdnuli sa mesta na koje su sleteli. „Spirit“ bi mogao, kažu, da bude veoma korisna klimatska stanica u narednim mesecima. „Postoji čitav spisak geodinamičkih merenja koje možemo da sprovedemo a za šta nam treba stacionarno vozilo ... ili da prati radio-signale u istraživanju geodinamike Marsa,“ smatra John Callas, menadžer projekta rovera iz JPL. „Takođe sa roverom možemo da sprovodimo i grubu seizmometriju. Dakle, obe

ove stvari su dugoročni ciljevi, neki novi zadaci koje bi rover mogao da uradi.“ Konačno: Čini se nezamislivim da bi NASA mogla da napusti rover od pola milijardi dolara, sa skoro svim sistemima u funkciji, samo zato što više nije u stanju da se kreće.

Ali dok „Spirit“ nastavlja da zabrinjava tim, „Opportunity“ ima odlične šanse da preživi još jednu Marsovsku zimu, vozeći na jug ka Endeavour krateru, najvećem do sada.

Trebaće mu više od jedne zemaljske godine da dospe do tamo. Kada dođe kobni dan i Marsovi roveri prestanu da odgovaraju na pozive svojih drugara sa Zemlje, verovatno je da će

ljudi iz JPL već biti emotivno pripremljeni, i usredsređeni na svoje zemaljske ljubimce: automobile, pse, mačke ... „Imam kod kuće dve mačke,“ kaže Sharon Laubach. „Naši roveri su mnogo poslušniji od njih.“ [Tekst je dobrim delom slobodan prevod teksta objavljenog u ovogodišnjem martovskom naučnom dodatku ‘New York Timesa’ autora Michaela Clesiusa. Sve fusnote su moje, kao i neke slike i komentari.]

OPPORTUNITY unutar kareteraEndurance (simulacija)

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

23

O pportunit y

Posle šest godina

23. januar. 2010.

Već u nekoliko navrata čitali smo o tužnoj sudbini Marsovog rovera „Spirit“. Ali šta se trenutno zbiva sa njegovim dvojnikom, roverom „Opportunity“? Znamo da je čitavu prošlu godinu proveo na putovanju ka svojoj sledećoj destinaciji, 22 kilometara širokom krateru Endeavour.

Već dva meseca bavi se proučavanjem jedne neobične stene veličine košarkaške lopte, na koju je nenadano naleteo uz put, i za koju su naučnici uvereni da će znatno pomoći da se makar odškrinu vrata našoj spoznaji o hemijskoj i mineraloškoj strukturi unutrašnjosti Marsa. Radi se jednom mrkom kamenu koji je dobio ime „Marquette Island“ (po najvećem od 36 ostrva arhipelaga Les Cheneaux jezera Lake Huron u severnom Mičigenu).

Pravo ispitivanje stene otpočelo je 2100. sola (23. decembra 2009), kada je abrazivna alatka (RAT) izbušila rupu duboku 1,5 mm i prečnika 5 cm. Mašina je potom četkicama obrisala rupu od prašine i omogućila mikroskopu i Mössbauerovom spektrometru analizu površine.

Ova slika je nastala 2117, sola (6. januara) a slikana je panoramskom kamerom (PanCam).

24

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

„Market Ajlend je po sastavu i osobinama totalno drugačiji od bilo koje stene ili meteorita koje smo pronašli na Marsu,“ ističe Steve Squyres sa Kornelovog univerziteta, istraživački direktor i „Opportunityja“ i „Spirita“. „Već jako dugo Opi nije pronašao nešto ovako dobro“. Zato se rover i zadržao tu, istražujući kamen još od početka novembra 2009.

Tokom već šest godina dugog lutanja Marsom (rođendan mu je bio 25. januara), „Opportunity“ je pronašao samo jednu stenu slične veličine, za koju planetolozi veruju da je bila izbačena iz udaljenog kratera. Ovu kamenicu, nazvanu Bounce Rock, rover je proučavao čitava tri meseca. Nakon toga, zaključeno je da vrlo liči na neke meteorite koje povremeno nalazimo ovde na Zemlji.

Ovu stenu veličine futbala, rover je ispitao tokom aprila 2004, samo par meseci nakon ateriranja. Tako je nazvana zato što je „Opportunity“ udario u nju tokom poskakivanja letilice koja je prizemljila rover.

Stena vrlo liči na zemaljske meteorite tipa šergotit, za koje se veruje da potiču s Marsa.

Market Ajlend je jedna hrapava stena zrnaste strukture, sačinjena od bazalta. Hrapavost nam ukazuje na to da se istopljen kamen polako hladio, ostavljajući dovoljno vremena da se formiraju kristali. Bazaltni sastav sugeriše geolozima da je kamen nastao negde duboko u kori, gde bi se brzo ohladio i imao finiju strukturu. „Došao je od negde iz dubine kore i daleko odatle gde je nađen, mada još nismo utvrdili tačno sa koje dubine i odakle,“ kaže Squyres.

Sastav Market Ajlenda, kao i jedinstvena tekstura, potpuno se razlikuju od drugih Marsovih bazaltnih stena koje je rover do sada

istraživao. Prvo se mislilo da se radi o meteoritu, međutim jako nizak nivo nikla otkrio je Marsovo poreklo.

Unutrašnjost kamena sadrži manje magnezijuma od tipičnih Marsovih bazaltnih stena koje je davno analizirao „Spirit“. Naučnici tek treba da utvrde da li se radi o prvobitnim stenama koje su pod uticajem sumporne kiseline pretrpele promene i postale sulfatom bogati peščar koji danas prekriva region Marsa kojim već godinama krstari „Opportunity“. „Izgleda kao fragment sa neke druge lokacije,“ kaže Ralf Gellert sa kanadskog Univerziteta Guelph. Gellert upravlja naučnim timom koji kontroliše rad i rezultate radarskog spektrometra sa alfa-česticama (APXS) koji se nalazi na robotskoj ruci rovera. „I pored početnih analiza, još uvek imamo brojne zagonetke vezane za ovu stenu“.

Tim roverovih naučnika upotrebio je abrazivnu alatku (RAT), takođe montiranu na robotskoj ruci, da sastruže kontaminiranu površinu i pokaže unutrašnjost stene. To je 38. stena koju je „Opportunity“ do sada ispitao, i jedna je od najtvrđih. Iako alatka nije dizajnirana za tako mnogo bušenja (samo za jedno), ovo joj sigurno nije i poslednje. „Nismo želeli da bušimo jako duboko da bismo bili sigurni da će abrazivna dijamantska prašina na alatci moći da posluži i za neka sledeća bušenja stena na roverovom putu,“ kaže Joanne Cohen iz njujorške firme „Honeybee Robotics Spacecraft Mechanisms Corp.“, koja je proizvela i upravlja ovim alatkom.

Trenutno je „Opportunity“ prevalio oko 30% puta započetog 29. avgusta 2009, kada je rover napustio krater Viktorija koji je proučavao pune 2 godine, i krenuo na 12 km dug put ka drugom krateru, Endeavour. Prema procenama, za put će mu trebati još najmanje 16 meseci, iako je prošle godine rover prevalio čitavih 3,3 km, što je više nego ijedne godine do sada. „Opportunity“ je napustio Market

Kada su naučnici videlu ovu sliku, svi su znali da će „Opportunity“ morati da se malo odmori od puta ka krateru Endeavour. Ovde su ostali 2 meseca.

Ko ima 3D naočare odušaviće sa kao i ja kada sam pogledao ove snimke.

Ajlend 12. januara, i uputio se ka sledećem cilju – „Fresh crateru“, kako su ga nazvali posetioci foruma. Iako je kao i „Spirit“ svojevremeno, prošle godine imao probleme sa pokretačem prednjeg desnog točka, sada taj točak ima skoro normalnu funkciju. „Ponovo smo u sedlu,“ kaže Mike Seibert, menadžer misije u Nasinoj laboratoriji u Pasadeni. “Ako sve bude OK, u novoj godini nas čeka još puno vožnje. Nastavljamo ka krateru Endeavour, ali ćemo stati da uberemo cvetak uvek kad vidimo nešto zanimljivo.“

Dipl. inž. Draško I. Dragović

Nisammogao da izdržim a da ne pokažem ovu sliku Duck kratera, koji je rover već posetio. Na horizontu, u daljini, vide se uzvišice kratera Endeavour. Do njega će roveru trebati jedna Marsova godina puta (23 meseca).

Ovde se lepo vidi gde će se „Opportunity“ uputiti u sledećih godinu dana. Mali crni kružić gore levo pokazuje gde je rover sada.

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

25

Slika broja

Sojuz TMA-13

Nedelja, 12. oktobar 2008.

Sa kosmodroma Bajkonur u Kazahstanu Sojuz TMA-13 upravo kreće ka Međunarodnoj svemirskoj stanici. Sa sobom nosi novu, rusko-američku posadu. Dva dana kasnije pristaće uz Stanicu.

26

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

Astronomija za početnike :

S

ve do tridesetih godina prošlog veka učeni ljudi bi na pitanje: koliko u svemiru ima galaksija, odgovarili: „Pa to svako zna, ima jedna“. Zapravo takvo pitanje niko nije postavljao jer je ono bilo besmisleo kao i pitanje: koliko u Evropi ima Italija, ili koliko u svemuru postoji Venera? Pa naravno jedna. Tako je bilo i sa galaksijama. Postojala je jedna jedina galaksija, ova u kojoj mi živimo, a koju inače zovemo Mlečni put. I sve što postoji nalazi se u Mlečnom putu. Sve zvezde, planete, magline itd. Recimo daleka bleda, magličasta tufna u sazvežđu Andromede koja se može videti i golim okom, takođe se nalazi u toj galaksiji i zove se Andromedina maglina.

U to vreme, dakle, Mlečni put je po sadržini i veličini bio isto što i kosmos.

Stvari su se malo promenile kada je tridesetih godina prošlog veka američki astronom Edvin Habl otkrio da se Adnromedina maglina nalazi suviše daleko da bi bila u Mlečnom putu. Jednostavo njena razdaljina je daleko nadmašivala veličinu Mlečnog puta. Sem toga, Habl je otkrio da se u toj maglini nalaze zvezde! Hm, bila su to baš velika otkrića. I tako je Andromedina maglina promenila ime u Andromedina galaksija.

Nakon toga, otkrića su se ređala u dugom nizu i konačno, naš pojam svemira se sasvim promenio. Ispalo je da je svemir, ne mnogo, nego nezamislivo mnogo veći od našeg Mlečnog puta i da je naša galaksija samo jedna beskrajno sitna tačkica u tom svemiru i da je broj galaksija...

Posle Hablovog otkrića pitanje koliko ima galaksija je postalo sasvim logično pitanje, međutim, niko nije znao odgovor na njega. I to je bio problem, jer mi volimo da znamo, a ne

ćete pogrešiti ako kažete da u našoj galaksiji ima između 100 i 400 milijardi zvezda.

Dakle, galaksija u svemiru ima 200 milijardi. Ili 150, ako ne i preko 200 milijardi.

Uglavnom, tu negde između.

E sad, astronomi znaju koliko ima galaksija

da ne znamo. To naročito važi za astronome!

A kako izbrojati nešto što se ne vidi? U ono vreme od pre pola veka to je zaista bio problem, jer se najvećim i najmoćnijim teleskopima video se samo komšiluk. Sem toga galaksije su dinamične i stalno se menjaju, sudaraju, stapaju. Neke su skrivene iza gustih oblaka prašine pa ih i ne vidimo najbolje čak i kad su blizu. I tako dalje, problema je bio velik broj.

Ali da vas ne držimo u neizvesnosti, astronomi danas ipak znaju koliko ima galaksija.

Evo, pripremite se da pročitate ovo otkriće u svečanoj atmosferi: 200 milijardi! I još jednom, 200 milijardi.

Samo, morate znati sledeće: kada astronomi kažu 200 milijardi, to u stvarnosti može biti i 100 milijardi. Ili 300 milijardi. Pre 15-naestak godina u enciklopedijama ste mogli da pročitate da u Mlečnom putu ima 100 milijardi zvezda. Nešto kasnije se pojavio podatak od 400 milijardi, pa zatim 300 milijardi. Najmanje

kada se mnoge od njih jednostavno ne vide nikakvim instrumentima. Pa, trik je jednostavan i tu je mnogo pomogao Habl, ali ne astronom Edvin, nego Svemirski teleskop koji se zove po njemu. Dakle, od septembra 2003. pa do sredine januara naredne godine ovaj teleskop je snimao usko područje u sazvežđu Fornax. Kad kažem usko, onda je to zaista usko: tek 13-milioniti deo ukupne površine neba! Koliko je to?

Pa stavite na prst ispružene ruke zrno pasulja – e pa manje od toga. Dakle, usko! I namerno je slikano posto područje, bez bliskih zvezda i drugih objekata koji bi samo smetali vidiku.

Na kraju je dobijena jedna od najdragocenijih fotografija ikada smiljenih. Zove se Ultra Deep Field i njenu minijaturnu verziju vidite gore.

To je do danas najdublji čovekov prodor u svemir. Skoro do samog njegovog početka, do Velikog praska. E na toj fotografiji one najsitnije tačkice su galaksije nastale svega nekoliko stotina miliona godina nakon Velikog praska.

Koliko ima galaksija?

Vredni astronomi su proračunali da na toj fotografiji ima 10 hiljada galaksija! Dakle, 10 hiljada u jednom 13-milionitom delu neba.

Shvatate?

E sad, na ovom mestu astronmi rutinski dodaju: „pošto je svemir izotropan i homogen, onda ekstapolacijom iz Hablovog Ultra Deep Field...“.

Za svaki slučaj da prevedemo. Izotropija je „svojstvo nekih tela da u svim pravcima pokazuju ista fizička svojstva (u njima se svetlost, toplota, elektricitet rasprostiru u svim pravcima podjednako). A homogen znači: istorodan, istovrstan, jednak, jedinstven. Drugim rečima, gde god po nebu da pogledate videćete iste stvari: galaksije. Pa ako u jednom pravcu ima milion galaksija, onda ih otprilike toliko ima i u bilo kom drugom pravcu da gledate. Onda jednostavnom ekstrapolacijom... Ekstrapolacija je: proširivanje zakonitosti ili zaključaka ustanovljenih za jedno područje na šire, još neispitano područje (sve tri definicije su iz Klajnovog Rečnika stranih reči i izraza).

Kao što vidite, stvar je jednostavna. 200 milijardi (manje ili više).

Saša Zorkić

više O fotografiji Ultra Deep Field kratak članak na našem sajtu: Hablovo ultra duboko polje ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

27

28

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

„Palm Jumeirah“ je najmanje od tri ostrva, dimenzija 5 × 5 km, sa 11 km dugim lukobranom. Na njemu se nalaze neki od najskupljih hotela na svetu. Amerikanci pričaju da će ostrvo ipak jednog dana (i to skoro!) da potone.

Pred sam kraj prošle godine, lansiranjem „Sojuza TMA-17“ ka Međunarodnoj orbitnoj stanici rutinski je započeta Ekspedicija 22. Pored brojnih naučnih zadataka, uspeli su da nađu vremena i načine i jednu ovakvu fotografiju. Na njoj se jasno vidi arhipelag u Dubaiju, ljudskih ruku delo. Dubai predstavlja najveći grad emirata istog imena iz Persijskog zaliva, a stekao je svetsku reputaciju po velikim arhitektonskim poduhvatima.

Među najmarkantnijim takvim dosti-

gnućima – naročito iz perspektive astronauta sa ISS – svakako su tri arhipelaga koje su napravili ljudi. Dva se zovu „Palm Island“ („Palm Jumeirah“ i „Palm Jebel Ali Umar“), a sa orbite izgledaju kao lepo palmino drvo. Iz iste perspektive „World Islands“ asociraju na stilizovanu mapu sveta. „Palm Jumeirah“ je započet 2001. i zahtevao je nasipanje preko 50 miliona kubika šljunka i peska da bi se palma sa 16 listova podigla iznad nivoa mora Persijskog zaliva. Nasipanje „Palm Jumeiraha“ je dovršeno 2006, a sada se radi na infrastrukturi i rezidencijalnom i komercijalnom naseljavanju. Pravljenje posebnog arhipelaga od 300 ostrva („World Islands“ na slici gore desno) započeto je 2003. i dovršeno 2008, uz pomoć 320 kubnih metara peska i 37 miliona tona kamenja za nasipanje 27 km dugog zaštitnog zida protiv talasa (okvir 1). Pri samoj donjoj ivici slike vidi se još jedna istaknuta građevinska Odlikaši koji su stekli privilegiju da se vinu do Zemljine orbite struktura – „Burj Tower“ i vide stvari o kojima resto populacije može samo da sanja. (dole desno). „Burj Tower“ – ili „Burj Posada Ekspedicije 22.

Khalifa“ – visok je 828 metara, i trenutno je najviša građevinska konstrukcija na svetu (okvir 2). Fotografija je dovoljno oštra da se vide oštre konture zgrade i tamna oštra senka usmerena nadesno.

Dipl. inž. Draško I. Dragović

OKVIR 1

Do pre 5 godina, već je bilo utrošeno $14 milijardi (put na Mesec je koštao samo malo više od toga). svako pojedino ostrvo moći će da se kupi za $50-150 miliona. Do prepošle godine, 60% ostrva je već bilo prodato. Ipak, irski biznismen J. O’Dolan, koji je kupio 2 ostrva, izvršio je prošle godine samoubistvo kada je čuo da je bankrotirao. Radovi na ostrvima su trenutno stopirani zbog svetske financijske krize.

A ja slušao na TV da kod nas kriza već jenjava, i da mi polako izlazimo neokrnjeni ... Jadni šeici, poludeće od muke kad i oni čuju tu vest.

OKVIR 2

Ovaj neboder drži mnoge rekorde: najviši soliter, najviša struktura, najviša samostojeća struktura, zgrada sa najviše spratova, najviši lift, najbrži lift, najviša vertikalna pumpa za beton, najviša staklena fasada, bazen na najvećoj visini, itd.

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

29

ZAGONETNI KOSMOS

J upiter

Zemljin zaštitnik

J

upiter je najveća i najmasivnija planeta Sunčevog sistema, sa veoma jakim gravitacionim poljem. Svojom snažnom privlačnom silom bez milosti skreće, ali i usisava u sebe brojne komete i asteroide, sprečavajući ih da se upute prema Zemlji i ugroze njene žitelje.

Jedna od najspektakularnijih takvih pojava odigrala se sredinom jula 1994. godine, kada se kometa D/1993 F2 (Shoemaker/Levy 9) prošavši pored Jupitera raspala na preko dvadeset fragmenata, koji su jedan po jedan upadali u atmosferu ovog giganta, obrazujući kolosalne eksplozije.

Sigurno je da je u istoriji Sunčevog sistema bilo mnogo ovakvih sudara. Međutim, razvojem zemaljske i vanatmosferske posmatračke tehnike tek sada smo u mogućnosti da ove događaje pratimo „uživo“. U julu 2009. godine, petnaest godina nakon D/1993 F2, u Jupiter je „zaronila“ mala kometa ili asteroid, raspala se u dodiru sa planetom, i formirala eksploziju u formi bele grudvice u njenoj atmosferi. Procenjeno je da veličina grudvice odgovara veličini 30

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

nekoliko fudbalskih igrališta. Takođe, smatra se da je ova eksplozija hiljadama puta snažnija od poznate eksplozije u Tunguskoj 1908. godine.

Ovu fotografiju načinio je Nasin teleskop „Habl“ (Hubble Space Telescope) u vidljivom delu spektra. Sama fotografija načinjena je moćnom širokougaonom kamerom 3 (Wide Field Camera 3, WFC3), i to u trenutku u kojem kamera još nije bila u potpunosti kalibrisana.

Link na fotografiju: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2009/23/

Ivan Stamenković

ZAGONETNI KOSMOS

P ogled na

NGC 4710

O

bjekat dubokog neba sa kataloškom oznakom NGC 4710 spiralna je galaksija smeštena u sazvežđu Berenikina kosa. Budući da je posmatramo gotovo postrance, lako možemo uočiti njen centralni oval. Centralni ovali spiralnih galaksija sadrže najveći deo supstancije samih galaksija, zbog čega je njihovo proučavanje veoma važno.

Na ovoj fotografji centralni oval je svetla izbočina u središtu galaksije. Sama galaksija je bledi disk koji se proteže kroz oval.

Disk i jezgro okruženi su bledim, gotovo avetinjskim tragovima prašine. U samom centru galaksije može se uočiti slabašna formacija oblika slova „X“, za koju se pretpostavlja da je nastala kretanjem zvezda normalno na ravan galaksije. Ovaj bledi oblačak prašine često se uočava kod spiralnih galaksija sa malim centralnim ovalima i razmaknutim kracima, ali nije toliko čest kod galaksija sa izraženijim ovalima i zbijenijim kracima.

Pretpostavlja se da centralni ovali nastaju na dva načina. Prvi način je veoma brz, i odnosi se na formiranje ovala u ranom univerzumu, pre formiranja spiralnog diska sa krakovima. Ovali mogu da nastanu i veoma dugim i sporim procesom akumulacije materijala iz samog diska. U slučaju NGC 4710, na osnovu malog

broja uočenih globularnih jata, pretpostavlja se da je preovladao ovaj drugi, spori proces.

NGC 4710 članica je ogromnog galaktičkog jata u sazvežđu Devica, kome pripada i Lokalna grupa galaksija, zajedno sa našim Mlečnim putem. Udaljena je od Zemlje oko 60 miliona svetlosnih godina, a nalazi se na koordinatama (J2000) R. A. 12h 49m 38.9s, Dec +15° 9’ 56’’. Mada nije jedan od najsvetlijih članova jata, pri povoljnim atmosferskim uslovima može se uočiti i malo boljim amaterskim teleskopima.

Ovu fotografiju je načinio Svemirski teleskop Habl 15. januara 2006. godine.

Link na fotografiju: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/galaxy/2009/30/ image/a/

Ivan Stamenković

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

31

stručni

DODATAK

32

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUČNI DODATAK

34

Fononski i svetlosni detektor u CREST eksperimentu Dušan Mrđa Departman za fiziku, PMF, Novi Sad

44

Multifrekvenciona posmatranja jednog od najvećih ostatka supernovih u Lokalnoj Grupi Galaksija – LMC SNR J0450¬709 Kristina O. Čajko1, Evan J. Crawford 2, Miroslav D. Filipović 2 1 Univerzitet Novi Sad, Odsek za Fiziku , 2 University of Western Sydney

57

Big Crunch vs. Big Rip – prikaz osnova modela Darko Donevski Departman za fiziku, PMF, Novi Sad

STRUČNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

33

FONONSKI I SVETLOSNI DETEKTOR U CRESST EKSPERIMENTU

Dušan Mrđa

Uvod Naziv CRESST potiče od početnih slova sledeće grupe engleskih reči: Cryogenic Rare Event Search with Superconducting Thermometers, što znači “ kriogeničko traženje retkog događaja pomoću superprovodnih termometara“.Eksperimentalna postavka se nalazi u “Nacionalnoj laboratoriji Gran Saso” u Italiji. Eksperiment je dizajniran za detekciju čestica tamne materije , odnosno WIMP-ova( Weakly Interacting Massive Particls).

Kao što je poznato, oko 90% ukupne materije u svemiru predstavlja tamna materija, tj. materija koja ne emituje elektromagnetno zračenje, ali čiji je gravitacioni uticaj uočljiv.

CRESST koristi niskofonske kriogeničke kalorimetrijske detektore sa termomerima baziranim na superprovodnom faznom prelazu za direktnu detekciju rasejanja WIMP-ova na jezgru.

Naime, na osnovu teorijskih razmatranja očekuje se interakcija WIMP-ova sa “običnom” materijiom putem elastičnih rasejanja na jezgrima. Stoga su sve direktne metode , pa i CRESST fokusirane na ovu mogucnost.

Konvencionalne metode za direktnu detekciju zasnovane su na jonizaciji ili scintiliranju uzrokovanim uzmakom jezgra. Ovo vodi ozbiljnim ogranicenjima povezanim sa relativno visokom energijom neophodnom za ostvarivanje jonizacije i sa oštrim opadanjem efikasnosti jonizacije sa usporenjem jezgra.

Kriogenički detektori razvijeni za CRESST koriste pobudjenja za koja je potrebna znatno niža energija: f o n o n e. Budući da je generisanje fonona ( uzrokovano uzmakom jezgra prilikom rasejanja WIMP-a ) mnogo verovatniji proces nego jonizacija, kriogenički kalorimetri su idealni za detekciju WIMP-ova.

34

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUČNI DODATAK

Eksperimentalna postavka Od 1995. do 1998 godine CRESST eksperiment je bio postavljen u halu B Gran-Saso laboratorije. Slika 1. shematski prikazuje CRESST-ovu eksperimentalnu zgradu. Centralni dio sadrži He-3/He-4 kriostat koji omogućava održavanje operativne temperature detektora ( 10 mK – 15 mK).Detektor je smešten unutar tzv. » rashladne kutije« koja je proizvedena od niskofonskog OFHC bakra ( sl. 1.a.). Specijalna pažnja je preduzeta da se minimizira izlaganje svih konstrukcionih materijala kosmičkim zracima. Hlađenje detektora omogućeno je putem 1.3 m dugog »cold finger-a« koji u unutrašnjost rashladne kutije vodi od kriostata. » Cold finger« je napravljen od visokočistog bakra i okružen je različitim radijacionim štitovima. Kriostat i rashladna kutija se nalaze unutar Faradejevog kaveza kako bi se minimizirali eksterni uticaji elektromagnetnog polja.

Sl. 1.Eksperimentalna zgrada

STRUČNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

35

Sl.2.Detektor sa kriostatom

CRESST I faza Nakon prototipske rashladne kutije koja je zamenjena finalnom 1998. godine , prva merenja koja bi karakterisala fon mogla su biti započeta.

Niskotemperaturski kalorimetarski detektor korišten u CRESST I fazi sastoji se od safirskog kristala ( apsorbera ) Al2O3 , ekstremno osetljivog superprovodnog termometra ( sposobnog da meri porast temperature ) u mK opsegu i slabe termalne veze sa tzv. » toplotnom kadom« da bi se obezbedila relaksacija sistema ( odvođenjem toplote) nakon interakcije čestice sa kristalom.

Termometar je načinjen od volframskog filma evaporiranog na safirski kristal. Njegova temperatura je stabilizovana na ≈ 15 mK , u prelaznom regionu između superprovodnog i normalno-provodnog stanja.

36

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUČNI DODATAK

Mali rast temperature kristala ( tipično nekoliko mK ) npr. uzrokovan WIMP-a na jezgru , vodi ka porastu otpornosti W filma koja se meri pomoću elektronskog kola baziranog na SQUID-u ( Superconducting Quantum Interference Device ).

Sa nekih 10 događaja/ keV dan kg u opsegu između 10 keV i 100keV , fon je bio u početku viši nego što je očekivano. Razlog je bio identifikovan : nađeno je da korišćenje safirskih kuglica za fiksiranje apsorbujućeg kristala vodi ka formiranju mikropukotina u kristalu.

U proleće 2000., nakon što je držač detektora usavršen zamenom safirskih kuglica sa teflonskim delovima, registrovani odbroj je bio uporediv sa fonom očekivanim od radioaktivnosti i sakupljanje podataka za program potrage za tamnom materijom je mogao da počne.

Eksperimentalna faza CRESST I je završena 2000. godine. Donela je novu granicu za spin-zavisnu interakciju WIMP-ova sa protonima ( sl. 2.).

Sl.2.Granična kontura za spin-zavisnu WIMP interakciju ustanovljena pomoću CRESST I posmatranja , zajedno sa rezultatima drugih eksperimenata. Oblast iznad krive je isključena na nivou poverenja od 90 % za odgovarajući eksperiment.)

CRESST I period sakupljanja podataka obuhvata podatke snimljene u merenjima tokom 67 dana ( 04/2000 – 07/2000 ) sa dva 262 g safirska detektora.

Fonski odbroj u energetskom opsegu od 15 keV do 20 keV je bio ( 0.93 ± 0.35 ) counts / kg keV day.

Druga faza CRESST – a Simultana svetlosna i fononska detekcija Za CRESST II program primenjen je usavršen detektorski koncept. On je baziran na koincidentnoj detekciji fonona i scintilacionog svetla kreiranog u apsorbujućem kristalu nakon interakcije čestice sa kristalnom rešetkom.

U potrazi za česticama tamne materije veoma je značajna mogućnost diskriminacije između uzmaka elektrona (uzrokovanih fotonima ili elektronima) i uzmaka jezgara (uzrokovanih česticama tamne materije, ali takođe i neutronima). Ovim se u velikoj meri redukuje fon , čime raste verovatnoća za potvrdu detekcije WIMPova. Umesto safirskog kristala , koristi se CaWO4 monokristal kao apsorber. CaWO4 ima dobre scintilacione karakteristike, mada mu je nedostatak dugo vreme »gorenja«. Na kristal je evaporiran superprovodni volframski film za detekciju f o n o n a. Scintilaciono svetlo se registruje u koincidenciji sa fononima i to STRUČNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

37

pomoću drugog – safirskog kriogeničkog detektora na kome se takođe nalazi volframski film. Ovaj svetlosni detektor je u kontaktu sa fononskim CaWO4 detektorom, a radi bolje apsorpcije svetlosti , kontaktna strana safirskog detektora je prekrivena slojem silicijuma. Sl.3. shematski prikazuje postavku ovog kompozitnog detektora, a sl. 4. njegov realni izgled.

Sl.3 Shematski prikaz detektora

Sl.4.Realni izgled detektora sa odgovarajućim nosačem U safirskom detektoru se apsorbuju fotoni , čime dolazi generisanja fonona pa se porast temperature ovog kristala kao i CaWO4 kristala detektuje superprovodnim termometrom.

38

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUČNI DODATAK

Osvrnimo se sada za trenutak na konstrukciju volframskog termometra i princip njegovog rada. Na sl. 5 predstavljen je shematski ovaj termometar, i to njegove dve varijante.

Dijagram koji prikazuje na čemu je baziran rad ovog termometra dat je na sl.6. Kao što vidimo, malim promenama temperature odgovara relativno velika promena otpora kada je W film u temperaturnoj oblasti koja se nalazi na prelazu normalnog provodnog stanja u superprovodno stanje.

Sl.5. Konstrukcija W termometara. Putem dveju Al žica omogućava se električni kontakt, dok Au žica služi za termalno kuplovanje

Sl.6. Princip rada W termometra Koincidentna detekcija fonona i scintilacionog svetla dovodi do potiskivanja fona u poređenju sa fonom prisutnom samo u f o n o n s k i m merenjima. Razlog je taj što je za datu energiju upadne čestice, odnos deponovane energije u fononskom kanalu i deponovane energije u svetlosnom kanalu zavisi od tipa interakcije.

Naime, uzmaci jezgara koji se dešavaju prilikom rasejanja WIMP-ova ili neutrona dovode do emitovanja znatno manje scintilacionog svetla u scintilatoru , nego što to čine jonizacione interakcije kakve su apsorpcija elektrona ili gama kvanata ( gde se javljaju elektronski uzmaci ).

Pošto se većina fonskih interakcija bazira na jonizacionim interakcijama , simultana detekcija fonona i scintilacionog svetla predstavlja efikasan metod redukovanja fona.

STRUČNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

39

Sl. 7. i 8. ilustruju potencijal ovog detekcionog metoda.

Sl.7..

Sl.8.

Sl. 7. i 8. : Koincidentna detekcija fonona i scintilacionog svetla .

Sl. 7.: Donja tačkasta grupacija kojoj odgovara niski svetlosni prinos potiče od nuklearnih uzmaka ( uzmaka jezgara), uzrokovanih neutronima iz neutronskog kalibracionog izvora. WIMP-ovi treba da imaju iste takve karakteristike interakcije.

Gornja tačkasta grupacija nastala je kao rezultat jonizacionih interakcija elektrona i gama zraka sa CaWO4 kristalom.

Sl.8.: Uklanjanjem neutronskog izvora, potvrđeno je da nema propuštanja jonizacionih događaja u region nuklearnih uzmaka.

Utvrđeno je da ovim konceptom detektorskog sistema redukovanje fona koji potiče od jonizacionih događaja dostiže 99.7 % u energetskom regionu između 15 keV i 25 keV i 99.9 % na energijama koje prevazilaze 25 keV. Značajan problem u ovom projektu jeste dobijanje monokristala CaWO4 koji imaju izuzetnu radiočistoću. Naročitu smetnju predstavlja prisustvo alfa emitera unutar samog kristala jer upravo oni daju doprinos događajima koji se registruju kao nuklearni uzmaci ( Sl. 7. – donja tačkasta grupacija ).

Osvrnimo se sada na mogućnost potvrde detekcije WIMP-ova . Komentar tipa » kada se fon svede na nulti odbroj, svi registrovani događaji poticaće od WIMP-ova « ne može imati utemeljenje. Niko ne može da garantuje da će ikada biti postignuto da nijedan fonski događaj ne daje doprinos registrovanom odbroju.

Događaji koji potiču od WIMP-ova i fonski događaji daju rezultujući zajednički doprinos, te moramo naglasiti da bez primene simulacije fonskih događaja , ma kako oni bili retki , ne možemo biti sigurni da neki od registrovanih događaja jesu baš poreklom od interakcije WIMP-ova.

Moguće je, međutim , kroz dugi vremenski period posmatrati da li se javljaju oscilacije u intenzitetu fona , pošto teorija predviđa dugoperiodične oscilacije u intenzitetu fluksa WIMP-ova uzrokovanog kretanjem Zemlje oko Sunca. Možda bi se iz eventualno registrovanih oscilacija mogli izvesti zaključci koliko su događaji koji ne potiču od od WIMP interakcija uspešno redukovani.

40

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUČNI DODATAK

Kolo za »čitanje« izlaza sa superprovodnog termometra Male promene električnog otpora superprovodnog termometra mere se pomoću SQUID-a ( Superconducting Quantum Interference Device ). Odgovarajuće elektronsko kolo, prikazano na sl. 9. , sastoji se od dve paralelne grane – jedne sa termometrom otpornosti Rth(T) i druge sa referentnim otporom Rref u serijskoj vezi sa ulaznim kalemom SQUID-a induktivnosti LSQ .

Sl. 9. Shematski dijagram kola za » čitanje« Konstantna struja I0 se deli u dve grane , pri čemu je jačina struje kroz kalem SQUID-a data sa:

DC SQUID meri magnetni fluks fin kuplovan sa njegovom ulaznom petljom ( superprovodni prsten prekinut dvama Džozefsonovim spojevima prikazanim kao dva »krstića« vidljiv je na sl.9).

Ovaj magnetni fluks i struja ISQ povezani su relacijom : ϕin = MSQ ISQ , pri čemu je MSQ koeficijent međusobne indukcije sistema kalem – prsten. Kada čestica deponuje energiiju u kristal, temperatura a time i otpor termometra rastu, tako da veća struja I’SQ = ISQ + DISQ protiče kroz kalem. Za male varijacije otpora DRth , strujni signal dat je jednačinom:

Dakle, svaka promena struje ISQ vodi promeni magnetnog fluksa ϕin .

STRUČNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

41

Planovi i perspektive za CRESST II

CRESST II će nakon kompletiranja postavke imati sledeće karakteristike : • koincidentna detekcija fonona i scintilacionog svetla • ukupna detektorska masa od 10 kg realizovana kao segmentna instalacija 33 CaWO4 kristala ( svaki sa masom od 300 g ) i 33 kalorimetrijska svetlosna detektora • spoljnni radijacioni štit, usavršen u odnosu na CRESST I postavku dodatkom mionskog veto i neutronskog štita Sl. 10. ilustruje očekivanja.

Sl. 10. WIMP-nukleon granice preseka za skalarnu ( koherentnu) interakciju ( 90% nivo poverenja) kao funkcija WIMP mase, očekivana za 10 kg CaWO4 detektor sa odbacivanjem fona od 99.7 % iznad detektorskog praga od 15 keV i 3 godine merenja u CRESST-ovoj postavci u Gran Sasu.

42

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUČNI DODATAK

Prazna strana, idite na sledeću

STRUČNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

43

44

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUÄŒNI DODATAK

STRUÄŒNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

45

46

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUÄŒNI DODATAK

STRUÄŒNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

47

48

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUÄŒNI DODATAK

STRUÄŒNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

49

50

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUÄŒNI DODATAK

STRUÄŒNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

51

52

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUÄŒNI DODATAK

STRUÄŒNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

53

54

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUÄŒNI DODATAK

STRUÄŒNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

55

Prazna strana, idite na sledeću

56

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUČNI DODATAK

Big Crunch vs. Big Rip – prikaz osnova modela

STRUČNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

57

Big Crunch vs. Big Rip – prikaz osnova modela Darko Donevski, dipl. astronom Departman za fiziku, PMF, Novi Sad

Tokom devedesetih godina XX veka posmatranja Ia Supernovih od strane dva tima naučnika (Supernova Cosmology Project koji su vodili naučnici iz Lawrence Barkley National Laboratory i High-z Supernova Team) dovela su do saznanja o ubrazavajućem širenju Univerzuma, i pružila jedan od najdirektnijih dokaza za postojanje tamne energije. Tamna energija predstavlja hipotetički oblik energije koja prožima ceo Univerzum i odlikuje se snažnim negativnim pritiskom. Saglasno Opštoj teoriji relativnosti ovaj negativni pritisak je, na velikoj skali, kvalitativno jednak sili koja deluje nasuprot gravitaciji. Termin “tamna energija“ (eng. Dark Energy) prvi put je pomenut 1998. godine u radu “Prospects for Probing the Dark Energy via Supernova Distance Measurements” čiji su autori Huterer i Turner.

Naravno, izbor između ove dve mogućnosti nameće i potrebu za što preciznijim merenjima ekspanzije Univerzuma, kako bi bilo potpunije i razumevanje načina na koji se Univezum širi tokom vremena. Vrednost te ekspanzije je data kosmološkom jednačinom stanja, a određivanje jednačina stanja tamne energije predstavlja jedno od najvećih kosmoloških dostignuća današnjice. Dodavanjem kosmološke konstante standardnim kosmološkim teorijama (poput FRLW metrike1) došlo je do nastanka kosmološkog modela koji je poznat kao L-CDM model. Taj model se, skoro u potpunosti, slaže sa obavljenim kosmološkim posmatranjima.

Eksperimenti koji su ostvareni potvrdili su, svojim rezultatima, da je geometrija našeg Univerzuma veoma bliska ravnoj, i da u njemu dominira upravo tamna energija i to nad celokupnom materijom koja uključuje tamnu materiju i barione. Kosmolozi su procenili da je ubrzanje Univerzuma počelo pre skoro pet milijardi godina, a pre toga je širenje bilo u fazi usporavanja zbog privlačnog uticaja tamne materije i bariona. Gustina tamne materije se mnogo brže smanjuje u ekspandujućem Univerzumu nego gustina tamne energije, koja bi trebalo da očuvava svoju vrednost. To ukazuje i na eventualnu buduću dominaciju tamne energije.

Iz osnovnih Fridmanovih jednačina, u koje ćemo, uključiti i efekte kosmološke konstante, kao i uključivanje energije ρ Λ u ukupnu energiju vakuuma, za bilo koju vrednost Hablovog parametra H postoji kritična vredn o s t gustine energije za koju je geometrija ravna ( k = 0 )

ρcrit

3H 2 ≡ 8π

(1)

Uvek je mnogo prikladnije meriti ukupnu gustinu energije, pa se, u tom slučaju, pojavljuje i parametar koji se definiše kao odnos dela određene komponente u odnosu na kritičnu vrednost:

Ω≡

ρ  8π  ρ= =  ρcrit  3H 2 

n

∑ Ω, i =1

i

Ω,

(2)

1 FRLW (Friedmann-Robertson-Lemaitre-Walker) metrika sadrži simetriju diktiranu kosmološkim principom. Najopštiji oblik linijskog elementa u FRLW metrici je ds 2 = −c 2 dt 2 + R 2 (t )du 2 , gde je du element rastojanja u 3D-spregnutom koordinatnom sistemu.

58

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUČNI DODATAK

Jedan predlog je da se tamna energija rasipa sa vremenom, i to je uslov koji se uzima pri tzv. Big-Crunch scenariju. On podrazumeva da će se zbog količine materije i tamne energije Svemir početi sakupljati i približavati se ponovno tački singulariteta, te će na kraju postati mesto enormnih temperatura i zračenja. Ova teorija dopušta da se iz takvog jednog sažimanja ponovno u prasku razvije novi Svemir, no to je tek spekulacija.

Kosmološka konstanta Nekako najjednostavnije objašnjenje tamne energije može da se da ako je ona predstavljena kosmološkom konstantom. Ona je proizvod vakuumskih fluktuacija u ranom Univezumu, i ima negativan pritisak koji je jednak njenoj gustini energije, što je podatak kojim se može objasniti ubrzavanje širenja Univerzuma. Razlog zbog kojeg kosmološka konstanta ima negativan pritisak lako je shvatljiv ako se iskoristi klasična termodinamika. Razvoj fizike elementarnih čestica poslednjih decenija stvorio je uslov da se razume priroda interakcija čestica pri izuzetno visokim energijama, što je označilo i prodor u teoriji veoma guste materije. To omogućava stvaranje kvalitativne slike o ponašanju materije pri gustinama koje su bliske Plankovoj gustini

ρ Pl , pa samim tim i o procesima i evoluciji u najranijim stadijumima razvoja Univerzuma.

Naročit značaj sa stanovišta kosmologije imaju rezultati velike teorije ujedinjenja (eng. Grand Unified Theory GUT ). Prema toj teoriji, utvrđeno je da pri promeni temperature izuzetno guste materije ( E ∼ 1011 erg ) dolazi do pojave spontanog narušavanja simetrije, odnosno faznih prelaza u kojima se svojstva materije bitno menjaju. Osnovna ideja je da u tako gustom stanju materije postoji potpuna simetrija između triju osnovnih sila, odnosno, da su one komponente jedne - ujedinjene sile. Snižavanjem temperature dolazi do spontanog narušavanja simetrije. To je pojava faznog prelaza posle kojeg pomenute sile postaju bitno različite po karakteru i jačini. Prema standardnom modelu, ovaj prelaz se dešava na kritičnoj temperaturi u trenutku t ≈ 10−35 s nakon Velikog praska. Ideje koje su razmatrale probleme standardnog modela, uobličene su u tzv.

Inflatorni model Univerzuma, koji su postavili Gut i Linde.

Pri odgovarajućem izboru parametara u GUT fazni prelaz se može odvijati veoma sporo u odnosu na brzinu hlađenja (Univerzum se hladi usled ekspanzije), pa se zbog toga oblast gasa koja predstavlja rani Univerzum može pothladiti znatno ispod kritične temperature faznog prelaza ( T ∼ 1027 K ), prelazeći u stanje tzv. lažnog vakuuma. Ovo stanje se, kao i mehanizam faznog prelaza, može opisati Higsovim skalarnim poljem čija nulta vrednost odgovara gustini energije stanja lažnog vakuuma i koja je reda ρ f ∼ 1093 erg / cm3 . Osnovna karakteristika lažnog vakuuma je negativna vrednost pritiska koji je jednak gustini energije. Kako je prema opštoj teoriji relativnosti gravitaciona sila proporcionalna zbiru pritiska i gustine, zbog negativne i velike vrednosti pritiska lažnog vakuuma ova sila postaje odbojna. To uslovljava da će u stanju lažnog vakuuma ekspanzija biti ubrzana.

Otkrivanje drugih oblika tamne energije Razumevanje Hablovog otkrića kosmološke ekspanzije dobilo je, kao što je istaknuto ranije, jedan dodatni segment nakon novijih eksperimenata (naročito je značajan pomenuti WMAP). Njima je pokazano da ubrzavajuće kosmičko širenje nije određeno materijom koja se može smatrati fluidom zanemarljivog pritiska, kao što je to slučaj kod Galaksija, već dodatno sadrži i jedan oblik tamne energije sa negativnim pritiskom.

Tamna energija je najčešće opisana sa parametrom w ≡ p / ρ , gde su vrednosti w < −1/ 3 odgovorne za kosmičko ubrzavanje. Najjednostavnije objašnjenje za tamnu energiju je kosmološka konstanta za koju je parametar jednačine stanja w = −1 .

Kosmološka konstanta je 120 magnituda manja od vrednosti koja se očekuje kvantnom gravitacijom. Tako, STRUČNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

59

iako smo dodali ovaj član jednačinama polja , on postaje jedino okvir kojim će se bolje razumeti pojava negativnog pritiska. Druga mogućnost koja je pre nekoliko godina postala naročito zastupljena je kvintesencija, odnosno kosmičko skalarno polje koje ima svojstvo da se polako približava minimumu svog potencijala. U svakom slučaju, u svakom od tih modela je odnos −1 < w < −1/ 3 , dok gustina tamne energije opada sa fakto−3(1+ w ) rom skaliranja a (t ) kao ρQ ∝ a .

Sasvim opravdano, ovde se može postaviti pitanje: Šta se zbiva ako je vrednost w < −1 ?

Tamna energija sa parametrom w < −1 naziva se “fantomska energija “ (eng. Phantom Energy), i za nju su teoretičari vezali neke od neobičnih mogućnosti. Jedna od njih je i povećanje gustine ove energije tokom vremena.

U slučaju fantomske tamne energije, Fridmanova jednačina ima oblik

Ω   a& H = ≡   H 02  M3 + (1 − Ω M ) a −3(1+ w)  a  a  2

2

Ako je Ω M ≅ 0,3 Univerzum je već pod dominirajućim uticajem tamne energije, i za vrednosti w < −1 on će biti pod još jačim uticajem te energije u budućnosti! Na osnovu mišljenja R.Caldwella, može se uvesti aproksimacija za odgovarajuću evoluciju faktora skaliranja pri čemu je zanemaren prvi član sa desne strane. Nakon potrebnih izračunavanja, nalazi se da faktor skaliranja nestaje u vremenu

t RIP − t0 , gde je

2 −1 −1/ 2 [1 + w] H 0−1 (1 − Ω M ) . Korišćenjem ove aproksimacije može se, na primer za 3 w= −3 / 2 i H 0 = 70km / sMpc , dobiti preostalo vreme za koje će Univerzum nestati u tom “Velikom rascepu“

t RIP − t0 ≅

(eng. Big-Rip), i koje tada iznosi 22 ⋅109 yr . Hablov parametar širenja raste sa vremenom za razliku od slučaja kada je u opticaju kosmološka konstanta. Stavka koja je najviše intrigantna kod ovog modela je ta da porast gustine tamne energije na kraju dovodi do rastavljanja gravitaciono povezanih objekata!

Slika 1. Prikaz mogućih modela evolucije Univerzuma u zavisnosti od parametra stanja

60

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

STRUČNI DODATAK

• Najveći zagovornik teorije Big Crunch je Martin Ris, kraljevski engleski astronom, koji je izjavio da bi takav pulsirajući zatvoren svemir skončao u jednom užarenom uništenju . Poslednja sekunda tog scenarija bila bi poput obrnutog Velikog praska – nakon uništenja jezgara, kada je Univerzum samo jednu mikrosekundu udaljen od svog kraja, protoni i neutroni se raspadaju a on postaje jedno more slobodnih kvarkova. Kako se gravitacioni kolaps nastavlja, Univerzum postaje vreliji i gušći, dostižući temperaturu od oko 1015 K . Slaba nuklearna sila i elekromagnetna sila će se objedinjavati i graditi elektroslabu silu. Taj događaj predstavlja ono što kosmolozi zovu „Kosmološki fazni prelaz“. Najspektakularniji trenutak sigurno će biti spajanje jake sa elektroslabom silom što će dovesti do događaja koji su naučnici nazvali „Veliko sjedinjavanje“. Ceo proces bi se odvijao na temperaturi od čak 1028 K .

• Sa druge strane, za vrednost parametra w koji određuje fantomsku tamnu energiju, budućnost Univerzuma se može smatrati fantastično neobičnom i kompletno drugačijom od svih do sada razmatranih. Ako razmotrimo šta se sa ravnim ili otvorenim Univerzumom dešava ako izuzmemo tamnu energiju, dobija se zaključak da se ekspanzija večno nastavlja i horizont raste mnogo brže nego faktor skaliranja. Univerzum postaje tamniji i hladniji, ali tokom vremena zapremina opservabilnog Univerzuma raste tako da i broj vidljivih galaksija raste. Ako se ekspanzija ubrzava, pod uticajem tamne energije čiji se parametar nalazi u vrednostima −1 ≤ w < −1/ 3 , imamo ponovo slučaj večnog nastavka ekspanzije. U ovom primeru faktor skaliranja ima mnogo izrazitiji rast nego horizont, tako da će nakon određenog vremena galaksije nestati iza horizonta i Univerzum će postati neverovatno taman.

Gravitaciono vezane strukture poput naše Galaksije ili Lokalne grupe postaće razjedinjene.

Tabela 1. Istorija i budućnost našeg Univerzuma pri predloženoj tamnoj energiji

STRUČNI DODATAK

ASTRONOMIJA.pdf - avgust 2010.

61