Savanţi români studiază clipa zero a Universului

La câţiva kilometri de Bucureşti, la Institutul pentru Ştiinţe Spaţiale din Măgurele, s-a născut o parte din conceptul ştiinţific al unui satelit la a cărei construcţie a lucrat toată floarea industriei din Europa şi America. Savanţii români încearcă să desluşească o parte din secretele exploziei primordiale, Big Bang, la 13,7 miliarde de ani după producerea ei.

Aproximativ douăzeci de ani de cercetare şi câteva miliarde bune de euro au fost necesari pentru a da viaţa unuia dintre cele mai ambiţioase şi mai importante proiecte ştiinţifice, în care România, singura ţară din est participantă la această misiune, joacă un rol uriaş. Omenirea caută să înţeleagă misterele Universului, iar noi, românii, avem şansa de a participa direct la această misiune.

La 14 mai, Agenţia Spaţială Europeană (ESA) a lansat o dublă misiune ştiinţifică, menită să colecteze informaţii legate de primele semne de după Big Bang. La ora locală 04.15, o rachetă s-a ridicat zgomotos de la Centrul Spaţial European din Kourou, Guiana Franceză. Ariane 5 avea la bord doi sateliţi - Herschel şi Planck, care s-au desprins de corpul rachetei la aproximativ o jumătate de oră după lansare şi au început călătoria în direcţii diferite. Zece minute mai târziu, ei au stabilit primul contact cu Terra.

Herschel va studia originile şi evoluţia stelelor şi a galaxiilor (este dotat cu un telescop impresionant, Cassegrain), iar "fratele" său Planck va examina radiaţiile fosile rezultate în urma exploziei primordiale, în urma căreia s-a născut Universul. Misiunea ştiinţifică a celor doi sateliţi n-ar fi fost posibilă fără cei mai importanţi pioni: ESA, NASA, Thales Alenia Space, Astrium Space, Centrul Spaţial Danez, Institutul Naţional de Astrofizică din Italia, Institutul de Astrofizică Spaţială din Franţa, Institutul olandez pentru studierea spaţiului, Institutul Max Planck, Universitatea Cardiff, Saab Space etc.

 

 

Suntem în Anul Internaţional al Astronomiei, iar oamenii de ştiinţă din lumea-ntreagă se-ntrec în performanţe. Deşi nu este încurajat şi susţinut financiar aşa cum se întâmplă la nivel european, domeniul românesc al ştiinţelor spaţiale este tot mai apreciat peste hotare. Străinii au devenit atât de interesaţi de competenţele ştiinţifice spaţiale româneşti încât au oferit unor savanţi de-ai noştri şansa să participe la elaborarea conceputului ştiinţific al sateliului Planck, primul sistem european consacrat studierii naşterii Universului.

"NOI FACEM ŞTIINŢĂ"
Lansat în urmă cu două săptămâni, satelitul Planck urmează să fie poziţionat pe o orbită aflată undeva pe linia imaginară dintre Soare şi Terra, într-un punct denumit Lagrange L2 (după matematicianul francez Louis Lagrange), situat la circa 1,5 milioane de kilometri de Terra, în direcţia opusă astrului zilei. Contribuţia americană în Planck o constituie cămaşa exterioară a satelitului, construită dintr-o combinaţie pe bază de heliu.

Satelitul transportă două instrumente ultraperformente de lucru: unul de înaltă frecvenţă, altul de joasă frecvenţă. Ambele au misiunea de a identifica şi studia în Univers, cu o sensibilitate de zece ori mai mare decât sondele spaţiale, fluctuaţiile de radiaţii primordiale. "Prima obligaţie a lui Planck este de a furniza un catalog de date", ne explică dr. Lucia Popa, coordonatoarea Grupului de Cosmologie de la Institutul de Ştiinţe Spaţiale din Măgurele (singurul grup de acest fel din ţară). 

O femeie minionă, drăguţă, îmbrăcată lejer a reuşit să ne ţină trează atenţia timp de aproape două ore. Ne-a vorbit frumos despre contribuţia românească la satelitul Planck, dar şi despre capacităţile individuale ale savanţilor noştri ignoraţi de politicieni. Ea este unul dintre cei mai importanţi cercetători care au luat parte la realizarea conceptului ştiinţific al lui Planck încâ din faza de propunere a experimentului, alături de cercetători din Italia, Franţa, Spania, Marea Britanie, Germania, Danemarca şi Finlanda.

ULTIMA "FRONTIERĂ"
"În 1996, am creat un grup de cosmologie. În general, colegii mei sunt oameni plecaţi în străinătate pe care i-am convins să revină în România. Am ajuns astăzi în echipa de coordonare a programului ştiinţific Planck, pentru că noi facem ştiinţă", povesteşte dr. Popa, clipind cu emoţie atunci când pronunţă cuvântul englezesc "ultimate", referindu-se la experimentul Planck: Satelitul "este <>, conclusiv, nu va mai fi un alt experiment pe aceeaşi temă.

Ceea ce facem noi e la vârf. Trebuie să ai cunoştinţe din multe domenii şi trebuie să fii la curent cu ultimele noutăţi. De altfel, acest domeniu e foarte activ, de altfel, în 2006, s-a luat Premiul Nobel pentru Fizică pentru descoperirea radiaţiei cosmice de fond pe care o măsoară acum Planck". Aceste radiaţii conţin informaţii despre primele procese care au avut loc la naşterea Universului. 

 

În timp ce Universul s-a mărit şi s-a răcit, aceste radiaţii au continuat să se plimbe fără încetare. "Noi încercăm să măsurăm fluctuaţiile de temperatură, cu o precizie extraordinară, de ordinul milionimei de grad Kelvin (10-6). Aceste fluctuaţii, care s-au produs la naşterea Universului, au imprimat un spectru radiaţiei, creând astfel deviaţii de la omogenitate (principiul cosmologic conform căruia Universul este omogen şi izotrop), dar a mai existat o serie de procese care a imprimat anizotropie (variaţie, n.r.), care este foarte mică.

Aceste fluctuaţii mici au evoluat în timp şi au format, de exemplu, galaxiile", a mai explicat dr. Popa. Prin conceptul ştiinţific creat de o echipă formată din savanţi din mai multe ţări, inclusiv România, se urmăreşte momentul la care s-a produs radiaţia cosmică de fond şi în spectrul căreia au fost imprimate aceste minuscule fluctuaţii de temperatură.

"Noi facem măsurători directe la originea Universului. Ne interesează, de exemplu, neutrinii cosmologici - care a fost masa lor la producere, cum au evoluat în timp până în ziua de astăzi, cum şi dacă au interacţionat cu celelalte elemente din Univers, dacă au fost capturaţi în formaţiuni stelare sau nu, cum putem să complementăm sau să comparăm informaţia pe care o obţinem de la câteva secunde după Big Bang cu rezultatele pe care ni le dă, de exemplu, Acceleratorul de particule de la CERN din Elveţia".

 

 

În esenţă, informaţia de la origine se obţine printr-o analiză sintetică a tuturor proceselor care au avut loc pe parcurs. În ceea ce priveşte experimentul Planck, "dacă vom constata că rezultatele sunt limitate de necunoaşterea anumitor lucruri (de exemplu, de necunoaşterea suficientă a emisiilor galactice - praf galactic, radiaţii sincotron etc.), probabil că vom face un mic experiment în galaxie, măsurând componentele difuze ale galaxiei la frecvenţele instrumentului nostru ca să avem siguranţa că ceea ce obţinem este corect.

Un astfel de experiment se poate efectua doar în momentul în care, adunând informaţiile pe care le cunoaştem acum cu cele pe care le vom obţine în decurs de un an şi jumătate de la Planck, vom constata că există o anomalie.

SECRETUL GRID
Satelitul ştiinţific care poartă numele fizicianului german Max Planck, părintele Teoriei cuantice, urmăreşte să afle dacă Big Bang-ul a creat mecanisme de inflaţie şi/sau unde gravitaţionale primordiale. Cercetătorii urmează să identifice, totodată, anumite defecte topologice în structura Universului.

"Dacă Planck descoperă că Universul este o lume calmă, omogenă, izotropă, neevolutivă, în echilibru, aşa cum au arătat şi experimentele precedente, asta înseamnă că aşa e. Prima obligaţie a satelitului este să furnizeze un catalog de resurse atât de necesare comunităţii ştiinţifice. După ce se va încheia această misiune, nimeni nu o să mai cerceteze anizotropia radiaţiei cosmice de fond", a explicat dr. Popa, în timp ce căuta, în computer, primele informaţii transmise de Planck, prin intermediul unei antene din Australia.

Satelitul a transmis un prim set de informaţii neştiinţifice prin care confirmă faptul că îi funcţionează corect sistemul de comunicaţie. Iar primele rezultate ştiinţifice urmează să le trimită peste şase luni.

"Noi avem aici un proiect de suport informatic, tocmai au ajuns la institut toate serverele pentru Planck, prin care avem în vedere formarea unei reţele de tip GRID (o reţea conectată la alte reţele din lume, n.r.)". Cu toate "lecţiile" făcute şi calculatoarele pornite, cercetătorii din lumea-ntreagă speră să găsească, acolo sus, răspunsuri la întrebări fundamentale.

Primele misiuni ştiinţifice prin care s-a încercat cartografierea radiaţiilor cosmice de fond şi a anizotropiilor lor au fost lansate în 1989 (experimentul NASA Cosmic Background Explorer, COBE) şi în 2001 (experimentul NASA Wilkinson Anisotropy Probe, WMAP). Datele obţinute de la aceşti sateliţi au confirmat faptul că Universul este plat, că expandarea sa se accelerează şi că doar 4% din el conţine forme cunoscute de materie. Dar au rămas multe întrebări fără răspuns, pe care încearcă să le clarifice Planck.

În condiţiile în care cercetarea românească este subfinanţată, România continuă să participe la experimente internaţionale, iar oameni ca Lucia Popa merită să poarte titlul de cei mai buni ambasadori ai României.

Satelitul ştiinţific Herschel, al cărui nume provine de la astronomul Frederick William Herschel (1738-1822), care a descoperit Uranus, va petrece în spaţiu cel puţin trei ani şi jumătate. Şi Herschel, ca şi Planck, va orbita în jurul punctului Lagrange L2, unde forţele de gravitaţie se anulează. Herschel se va afla pe o orbită înaltă cu amplitudinea de 800.000 de kilometri, iar Planck pe o orbită joasă cu amplitudinea de 400.000 de kilometri.

Unul dintre cele mai importante instrumente ale lui Herschel este un telescop - denumit Cassegrain (foto), cu ajutorul căruia satelitul va studia originile şi evoluţia stelelor şi galaxiilor. Potrivit presei de specialitate, oglinda principală, cu un diametru de 3,5 m, este de patru ori mai mare decât predecesoarele telescoape în infraroşu şi de 1,5 ori mai mare decât cea a lui Hubble.