Przez ponad 16 lat Kosmiczny Teleskop Spitzera odkrywał tajemnice niedostępne dla tradycyjnych obserwatoriów. Dzięki obserwacjom w podczerwieni naukowcy mogli zajrzeć w najbardziej skryte zakątki Wszechświata. Jego niezwykłe odkrycia na zawsze zmieniły nasze spojrzenie na kosmos.
WIDEO…
Nowe spojrzenie na Wszechświat
Niejedno kryje się w mrocznych zakątkach Wszechświata. Obłoki międzygwiezdnego pyłu i ciemne jak atrament połacie przestrzeni kosmicznej mogą wydawać się nudne dla zwykłych teleskopów. Jednak dla Kosmicznego Teleskopu Spitzera, obiektu wielkości samochodu, który podczas swojej misji stopniowo oddalał się od Ziemi, stawały się źródłem cennych informacji dzięki obserwacjom w podczerwieni. Zdaniem Roberta Kennicutta, astronoma z Uniwersytetu Arizony, należący do NASA i wysłany w kosmos 25 sierpnia 2003 roku teleskop „otworzył przed nami pół Wszechświata”.
Przez ponad 16 lat swojej działalności teleskop obserwował miejsca kosmicznych narodzin – obszary, w których gwiazdy nabierają kształtu w chmurach gazu i pyłu, a planety formują się w dyskach protoplanetarnych wokół młodych gwiazd. Wczesne galaktyki również mogą tonąć w pyle. Pochłania on znaczną część światła widzialnego, a następnie emituje energię w postaci promieniowania podczerwonego, które można rejestrować za pomocą odpowiednich instrumentów.
– Patrzenie tylko na ich widzialne światło to nawet mniej niż wierzchołek góry lodowej, to wierzchołek wierzchołka góry lodowej – mówił Charles Lawrence z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii. – Patrzymy w podczerwieni, bo tam są fotony.
Jak działał Kosmiczny Teleskop Spitzera?
Wychwytywanie wspomnianych fotonów, czyli kwantów promieniowania elektromagnetycznego, w wielu zakresach podczerwieni wymaga prowadzenia badań w przestrzeni kosmicznej, ponieważ ziemska atmosfera pochłania znaczną część tego promieniowania. Lyman Spitzer, amerykański astrofizyk, na cześć którego nazwano teleskop, podkreślał zalety teleskopów kosmicznych już w 1946 roku. Różne instrumenty, jak chociażby legendarny Kosmiczny Teleskop Hubble’a, udowodniły, że miał rację.
Teleskop Spitzera potrafił jednak dostrzec znacznie więcej niż tradycyjne obserwatoria. Jego możliwości zapewniało zwierciadło o średnicy 85 centymetrów oraz niezwykle czułe detektory, które w początkowej fazie misji schładzano do temperatury zaledwie kilku stopni powyżej zera absolutnego, czyli blisko −273°C. Nie bez znaczenia była również lokalizacja teleskopu. Zamiast krążyć wokół Ziemi, Spitzer podążał po orbicie wokół Słońca, stopniowo oddalając się od naszej planety. Dzięki temu mógł prowadzić obserwacje z dala od emitowanego przez nią ciepła, które utrudniałoby wychwytywanie niezwykle słabych sygnałów podczerwonych docierających z odległych zakątków Wszechświata.
Teleskop dostarczył informacji o tym, jak i gdzie tworzą się planety, a w 2005 roku jako pierwszy zarejestrował promieniowanie podczerwone pochodzące bezpośrednio od dwóch planet pozasłonecznych – HD 209458b i TrES-1. Obserwacje Spitzera pomagały również astronomom zrozumieć, jak promieniowanie emitowane przez istniejące gwiazdy wpływa na otaczające je obłoki gazu i pyłu, niekiedy przyczyniając się do ich zagęszczania i powstawania kolejnych gwiazd.
Ponadto Spitzer odnalazł w odległych zakątkach kosmosu młode galaktyki świecące w podczerwieni. – Zrobiliśmy znaczny postęp w poszukiwaniu galaktyk wyglądających jak te na początku Wszechświata – stwierdził Giovanni Fazio z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. – Można było poczuć się jak dziecko, które może robić, czego dusza zapragnie, w sklepie z zabawkami.
Siedem planet i gigantyczny pierścień Saturna. Największe odkrycia Spitzera
Jednym z najbardziej spektakularnych osiągnięć teleskopu było zbadanie układu planetarnego TRAPPIST-1, znajdującego się około 40 lat świetlnych od Ziemi. W 2017 roku NASA ogłosiła, że wokół niewielkiej, chłodnej gwiazdy krąży aż siedem planet o rozmiarach zbliżonych do Ziemi. Spitzer odegrał kluczową rolę w tym odkryciu, potwierdzając istnienie dwóch wcześniej zaobserwowanych planet i wykrywając pięć kolejnych.
Spitzer zaskoczył naukowców również znacznie bliżej Ziemi. W 2009 roku wykrył gigantyczny, niezwykle rozproszony pierścień Saturna, związany z jednym z jego księżyców – Febe. Struktura była tak słabo widoczna w świetle widzialnym, że przez lata pozostawała niezauważona. Dopiero obserwacje w podczerwieni pozwoliły ujawnić jej istnienie. Rozmiary pierścienia okazały się imponujące – jego zewnętrzne obszary sięgały milionów kilometrów od planety.
Nie mniej przełomowe były badania atmosfer odległych planet. W 2007 roku astronomowie wykorzystali dane Spitzera do stworzenia pierwszej mapy rozkładu temperatury na egzoplanecie. Obiektem badań był HD 189733b, gazowy olbrzym oddalony o około 60 lat świetlnych. Analiza promieniowania podczerwonego pozwoliła ustalić, że temperatura w jego atmosferze sięga setek stopni Celsjusza, a potężne wiatry prawdopodobnie przenoszą ciepło między różnymi obszarami planety. Był to jeden z pierwszych dowodów na to, że astronomowie mogą badać nie tylko obecność odległych planet, ale również panujące na nich warunki.
Koniec misji Spitzera i początek nowej ery
Zabawa trwała jednak tylko do 15 maja 2009 roku, kiedy teleskop wyczerpał zapas ciekłego helu, który umożliwiał chłodzenie jego instrumentów. Oznaczało to koniec głównej fazy misji, ale nie zakończenie działalności Spitzera. Dwa kanały jego kamery podczerwonej nadal pozostawały sprawne, dzięki czemu obserwatorium mogło kontynuować badania przez kolejne ponad dziesięć lat. Ostatecznie NASA zakończyła misję 30 stycznia 2020 roku, po ponad 16 latach obserwowania Wszechświata.
Naukowe dziedzictwo Spitzera kontynuuje dziś znacznie większy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który został wystrzelony 25 grudnia 2021 roku. Wyposażony w zwierciadło o średnicy 6,5 metra i nowoczesne instrumenty do obserwacji w podczerwieni, pozwala astronomom zaglądać jeszcze głębiej w historię Wszechświata, badać narodziny gwiazd i analizować atmosfery odległych planet.
– To złoty wiek astrofizyki – mówił Charles Lawrence z Jet Propulsion Laboratory. – Za tysiąc lat spojrzymy na ten moment i nadal będziemy mogli tak powiedzieć.
