Цей новий телескоп може показати нам, як почався всесвіт

Коли та як почався всесвіт? Всесвітня група астрономів хоче відповісти на це питання, заглянувши так далеко в часі, наскільки дозволить новий телескоп. Венді Фрідман очолює розробку Гігантського Магелланового телескопа, який конструююють у Південній Америці; на TEDGlobal у Ріо вона розповідає про сміливі відкриття про наш всесвіт, які ГМТ може зробити доступними.

Коли мені було 14,
мене дуже приваблювала фізика,

вона мене дивувала,
і я хотіла знати про неї все.

У нас в школі був вчитель фізики,
який починав урок з такої фрази:

"Дівчата можуть це не слухати".

Справді надихає, чи не так?

(Сміх)

Я і справді не слухала,
але лише саме цю фразу.

Отож, давайте відправимось в Анди, в Чилі,

500 кілометрів, або ж 300 миль
на північний-схід від Сантьяго.

Доволі віддалена, суха,
проте дуже красива місцина.

Там майже нічого немає.

Хіба що кондори та тарантули.

А вночі, коли гасне світло,

нам відкривається одне з найтемніших
місць на Землі.

Ці гори - просто казкове місце.

Чудове поєднання
віддаленої гірської вершини

і надзвичайно складних технологій.

Наші предки протягом
усієї історії людства

вдивлялися в небо та розмірковували
про природу нашого існування.

І наше покоління не є виключенням.

Єдиною проблемою є неможливість
повністю побачити нічне небо

через світлове забруднення міст.

Отже, астрономи відправляються
до віддалених гірських вершин,

щоб споглядати та вивчати всесвіт.

Таким чином, телескопи -
це вікно до всесвіту.

Це не буде перебільшенням,
якщо я скажу, що південна півкуля стане

майбутнім астрономії
у XXI столітті.

У нас уже є система
існуючих телескопів,

яка знаходиться в Андах, в Чилі,

і яка буде згодом приєднана до новітньої
системи з надзвичайними можливостями.

Дві міжнародні команди будуватимуть

величезні телескопи, такі ж чутливі до
оптичного випромінювання, як і наші очі.

З'явиться орбітальний телескоп,

який скануватиме небо кожних
декілька ночей.

Також з'являться радіотелескопи,

чутливі до довгохвильового
радіовипромінювання.

А згодом з'являться космічні телескопи.

Наступник космічного телескопа Хаббл,

під назвою телескоп Джеймса Вебба,

буде запущений у 2018 році.

Також з'явиться супутник TESS,

який відкриватиме планети
поза сонячною системою.

Протягом останнього десятиліття
я була куратором групи -

консорціуму - міжнародної групи,

яка займалась розробкою проекту

найбільшого оптичного телескопу
з будь-коли існуючих.

Він називається Гігантський
Магелланів телескоп, або ГМТ.

Телескоп матиме дзеркала,
які сягають 8,4 метра в діаметрі -

кожне з дзеркал.

Це майже 27 футів.

Таким чином, воно покриє усю сцену -
можливо, досягне аж 4 ряду у залі.

Кожне з семи дзеркал телескопа

сягатиме майже 27 футів в діаметрі.

Разом ці сім дзеркал у телескопі
охоплюватимуть

80 футів (24 метри) у діаметрі.

Отже, це дорівнюватиме
розміру цієї усієї зали.

Сам телескоп буде досягати
43 метри у висоту,

і знову ж, будучи в Ріо,

дехто з вас був, щоб побачити величезну
статую Христа.

Можна порівняти масштаб висоти;

загалом, статуя менша, ніж буде телескоп.

Розміри телескопа можна порівняти з
розмірами Статуї Свободи.

Він буде розташований
у приміщенні, заввишки 22 поверхи -

60 метрів у висоту.

Проте, це незвичайна будівля
для захисту телескопа.

Вона матиме відкриті в небо вікна,

щоб мати змогу направляти та
дивитися в небо;

і він фактично обертатиметься на основі -

2000-тонна будівля, яка обертається.

Гігантський Магелланів Телескоп матиме
розширення, що у 10 разів перевершує

розширення телескопа
Хаббл.

Він буде у 20 мільйонів разів чутливішим,
ніж людське око.

І він, можливо, буде в змозі, вперше в
людській історії знайти життя на планетах

поза межами нашої Сонячної системи.

ВІн дасть нам змогу зазирнути у минуле,
поглянути на перший блиск всесвіту -

буквально, зародження всесвіту.

Світанок всесвіту.

Це саме той телескоп,
який дозволить нам зазирнути у минуле,

бути свідками, як утворювалися галактики,

перші чорні діри,
перші галактики у всесвіті.

Уже протягом тисячі років
ми вивчаємо всесвіт;

ми досі задумуємось про наше
місце у всесвіті.

Стародавні греки казали,

що Земля - центр всесвіту.

П'ятсот років тому
Копернік заперечив це

і поставив Сонце замість Землі
у центр всесвіту.

Протягом століть ми покращували
свої знання,

доки Галілео Галілей,
італійський вчений,

вперше направив маленький
п'ятисантиметровий телескоп у небо.

Щоразу, як ми створювали
більші телескопи,

ми дізнавались щось нове про всесвіт;

кожного разу ми робили нові відкриття.

У XX столітті ми дізнались,
що всесвіт розширюється,

і що наша Сонячна система
не є центром розширення.

Тепер ми знаємо, що всесвіт складається
з близько 100 мільярдів галактик,

які ми можемо побачити,

і кожна з цих галактик має
100 мільярдів зірок.

Зараз ми вдивляємось у
найглибші знімки весвіту,

що коли-небудь були відзняті.

Вони були відзняті
космічним телескопом Хаббл,

який був направлений у ті області
неба, які раніше вважалися пустим місцем,

до запуску Хаббла.

І якщо ви можете уявити
цю крихітну область,

це лише одна п'ятдесята
розміру повного Місяця.

Уявіть собі повний Місяць.

І зараз, на цьому знімку, можна розгледіти
10 000 галактик.

А розмитість та малий розмір
цих знімків є наслідком

факту, що ці галактики знаходяться
надзвичайно далеко, на величезній відстані

І кожна з цих галактик
може містити

декілька мільярдів, або навіть сотні
мільярдів окремих зірок.

Телескопи можна порівняти з машинами часу.

Отже, чим далі ми заглядаємо у космос,
тим віддаленіше минуле ми можемо бачити.

Їх назвають корзинами для світла -
вони буквально збирають світло.

Таким чином, чим більша корзина,
чим більше дзеркало ми матимемо,

тим більше світла ми зможемо вловити
і тим глибше у минуле ми поглянемо.

За останнє століття
ми дізнались,

що у всесвіті існують особливі об'єкти -
чорні діри.

Ми дізналися про існування
темної матерії та темної енергії,

яку ми не в змозі побачити.

Зараз ви фактично дивитесь
на знімок темної матерії.

(Сміх)

Ви зрозуміли. Ні, не усі в залі зрозуміли.

(Сміх)

Ми дізнались
про присутність темної матерії,

хоч і не можемо її побачити, але існує
незаперечний факт її існування - гравітація.

Зараз ми можемо подивитися навколо
і побачити море галактик

у всесвіті, що постійно розширюється.

Сама я займаюсь вимірами швидкості
розширення всесвіту,

і один з проектів, який я провела
у 1990 роках,

задіяв космічний телескоп Хаббл для
виміру швидкості розширення всесвіту.

Зараз ми можемо повернутися на
14 мільярдів років назад.

З часом ми дізнались, що зірки
мають свої власні історії;

вони мають час народження,
середину свого життєвого шляху,

а деякі навіть мають драматичний кінець.

Таким чином, рештки тих зірок згодом
фактично формують нові зірки, які ми бачимо,

більшість з них мають
планети навколо себе.

І одним зі справді цікавих досягнень
за останні 20 років

було відкриття інших планет,
які обертаються навколо інших зірок.

Вони мають назву екзопланети.

І до 1995 року ми навіть не уявляли про
існування будь-яких інших планет,

окрім тих, що обертаються
навколо нашого Сонця.

Але зараз ми знаємо про майже 2000 інших
планет, що обертаються навколо інших зірок,

які ми можемо виявити,
а також визначити їх вагу.

Існує близько 500 зірок,
які мають багатопланетну систему.

А також існує ще 4000 - і навіть більше -
інших кандидатів

у планети, які обертаються навколо зірок.

Їхня різноманітність просто зашкалює.

Є планети, схожі на Юпітер,
які є гарячими,

інші планети покриті льодом,
є також є водні світи;

скелясті планети, схожі на Землю,
так звані "суперЗемлі",

і, окрім того, є планети, які вважаються
діамантовими світами.

Ми знаємо, що існує хоча б одна планета,
яка схожа на Землю, і на якій є життя.

Ми навіть відшукали планети
які обертаються навколо двох зірок.

Це більше не є вигадкою із
наукової фантастики.

Ми знаємо, що навколо нашої
планети є життя,

ми розвинулись у складну форму існування і
зараз саме час дізнатися наше походження.

І беручи до уваги усе, що ми відкрили,
величезні цифри зараз підтверджують,

що, можливо, існують мільйони -
напевно, навіть сотні мільйонів -

інших [планет], які знаходяться
достатньо близько -

на ідеальній відстані від зірок, навколо
яких вони обертаються -

щоб мати умови для існування рідкої води
і, можливо, мати змогу підтримувати життя.

Таким чином можна лише дивуватися цьому,
дуже дивуватися,

а що найдивовижніше,
це те, що протягом наступного десятиліття

ГМТ матиме змогу зробити спектральний
аналіз атмосфер цих планет,

і визначити, чи вони мають необхідні
для життя умови.

Отже, що таке проект ГМТ?

Це міжнародний проект.

До нього входять Австралія, Південна Корея,
і мені приємно повідомити будучи тут у Ріо,

що наш останній партнер
проекту телескопу - це Бразилія.

(Оплески)

Сюди також входять декілька закладів
з усієї території США,

включаючи Гарвардський Університет,

Смітсонівський Інститут та
Інститут Карнегі, Університети

Арізони, Чікаго, Техаський Університет
в Остіні, а також Техаський Університет A&M.

Сюди також входить Чилі.

Виготовлення дзеркал для цього телескопа
є дивовижним заняттям

саме по собі.

Потрібно взяти шматки скла, розплавити їх
у печі, яка обертається.

Це відбувається під
футбольним стадіоном

в Арізонському Університеті.

Цей процес схований під
52 000 сидінь.

Про це ніхто не знає.

Таким чином у нас є котлован,
що обертається.

Дзеркала формуються і дуже повільно
охолоджуються,

а згодом вони надзвичайно ретельно
поліруються.

Ви лише подумайте про ретельність
полірування цих дзеркал -

розміри опуклостей на цих дзеркалах,
по усій площі в 27 футів (8,4 метри),

за розміром є меншими, ніж
одна мільйонна доля дюйма.

Ви можете собі це уявити?

Ого!

(Сміх)

Ось людська волосинка. Це одна п'ятдесята
ширини однієї моєї волосинки,

по усій площі у 27 футів.

Це надзвичайне досягнення.

Саме це дозволяє мати нам саме ту
точність, яка потрібна.

Отже, що дає нам ця точність?

Уявіть собі, що ГМТ -

якби я тримала монетку, яка
випадково завалялась у мене в кишені;

і я дивилась на лице на монетці,
я можу звідси побачити

напис на монетці;
я можу побачити лице на монетці.

Я гадаю, що навіть люди у першому ряді
не можуть цього побачити.

Але якби ми скористалися
Гігантським Магеллановим телескопом,

усім його 80-метровим діаметром,
який ми порівнювали із залом,

і направили б його з відстані у 200 миль
(322 кілометри),

якби я стояла у Сан-Паулу, ми могли
б чітко бачити лице, зображене на монетці.

Це надзвичайне розширення та
потужність телескопа.

І якби...

(Оплески)

Якби астронавт на місяці,
за чверть мільйона миль (400 000 км),

запалив свічку, всього лиш свічку,

ми б змогли її побачити,
використовуючи ГМТ.

Це просто надзвичайно.

Ось змодельований знімок
скупчення зірок у недалекій галактиці.

"Недалекій" - це поняття астрономічне,
відносне.

Це десятки мільйонів світлових років.

Ось так це скупчення виглядало б.

Отож, погляньмо на ці чотири
яскраві об'єкти,

і порівняємо їх зі знімком камери
Космічного телескопа Хаббл.

Можна розгледіти розмиті деталі,
що частково починають проявлятися.

І нарешті, погляньте на разючу різницю,
знімок, зроблений за допомогою ГМТ.

Отож, давайте поглянемо
на знімки ще раз.

Це те, що можна бачити за допомогою одного
з найпотужніших телескопів на Землі,

а це, знову ж те, що ми
бачитимемо за допомогою ГМТ.

Надзвичайна точність.

На якому ми етапі?

Ми уже вирівняли вершину
гори у Чилі.

Ми уже розпочали роботи.

Протестували та відполірували
перше дзеркало.

Підготували друге та третє дзеркала.

І невдовзі збираємось готувати четверте.

Цього року у нас відбулися перевірки,

приїжджали міжнародні групи,
тестували нас,

та сказали: "Ви готові до будівництва".

Ми плануємо будівництво телескопа
з першими чотирма дзеркалами.

Ми хочемо розпочати збирати наукові
дані якомога швидше -

ми, астрономи, називаємо це "світанком" -
у 2021 році.

А повністю телескоп буде закінчений
у середині наступного десятиліття,

з усіма сімома дзеркалами.

Зараз ми з нетерпінням чекаємо, щоб
подивитися у минуле віддаленого всесвіту,

на зародження всесвіту.

Ми матимемо змогу вивчати інші планети
надзвичайно детально.

Але для мене, найзахоплюючіше
у побудові ГМТ-

це можливість фактично відкрити щось,

про що ми не знали, щось
що ми навіть не могли раніше уявити,

дещо цілковито нове.

Я сподіваюсь, що за допомогою будівництва
цього та інших об'єктів,

багато молодих жінок і чоловіків отримають
натхнення досягати зірок.

Дуже вам дякую.

Дякую (португальською).

(Оплески)

Бруно Джуссані: Дякую Вам, Венді.

Залиштесь зі мною - я маю до Вас
запитання.

Ви згадали про інші об'єкти.

Зараз зводиться Магелланів Телескоп,
але є також ALMA та інші у Чилі,

та ще десь, включно з Гаваями.

Чи тут йдеться про співпрацю та
взаємовигоду чи все-таки про змагання?

Я знаю, що є змагання за фінансування,
проте, як щодо наукових досягнень?

Венді Фрідмен: Щодо науки,
тут йдеться лише про співпрацю.

Телескопи в космосі,
телескопи, які розташовані на землі,

Телескопи з різною чутливістю до хвиль,

телескопи, які є схожими, але
використовуються по-різному -

усі вони будуть розглядати питання,
які поставлені з різних точок зору.

Коли ми відкриватимемо інші планети, ми
зможемо перевірити ці спостереження,

зможемо виміряти атмосферу,

зможемо роздивлятися космос
у дуже великому розширені.

Отже вони дійсно взаємовигідні.

Ви праві, ми справді
змагаємось за фінансування,

але коли мова йде про науку,
тут працює взаємовигода.

Бруно Джуссані: Венді, дякуємо,
що прийшли на TEDGlobal.

Венді Фрідмен: Дякую Вам.

(Оплески)