Wyprawa po ciemną energię rozpłynie się w mroku?
Warta ponad miliard dolarów, ambitna misja badania ciemnej energii, tajemniczej siły odpowiedzialnej najprawdopodobnie za przyspieszanie ekspansji wszechświata, może zostać opóźniona aż o dekadę - twierdzi NASA. Powodem jest przekroczenie budżetu i błędy w zarządzaniu innym projektem - Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba.
Wiadomość ta przeraziła wielu astronomów w USA, którzy obawiają się, że w wyścigu do rozwiązania największej tajemnicy wszechświata zostaną w tyle za swoimi europejskimi kolegami.
(....) - Wśród amerykańskich naukowców panuje poczucie, że "zaczynamy oddawać innym pole w tych najważniejszych obszarach fizyki - mówi Saul Permutter, astronom z University of California, Berkeley, jeden z odkrywców ciemnej energii.
Ciemna energia priorytetem, ale...
Zeszłego lata, po dekadzie wewnątrzagencyjnych rozmów i sporów, prestiżowy komitet z National Academy of Sciences (Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych) nadał projektowi teleskopu satelitarnego, który potrafiłby dokładnie mierzyć ciemną energię, najwyższy priorytet wśród projektów kosmicznych przewidzianych na najbliższe 10 lat. Projekt określono skrótem WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope - szerokokątny podczerwony teleskop badawczy).
W listopadzie nad decyzją Akademii zebrały się jednak ciemne chmury. NASA ogłosiła bowiem, że następca Hubble'a, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, którego start przewidziano na 2014 rok, wymaga zainwestowania kolejnych 1,6 miliarda dolarów i kilku dalszych lat pracy. W efekcie data wyniesienia go na orbitę może się znacznie opóźnić - w najlepszym wypadku będzie to 2022 rok. Webb nie został zaprojektowany do badania ciemnej energii, ale do poszukiwania pierwszych gwiazd i galaktyk, które uformowały się we wczesnym kosmosie.
Nadzieja w Euklidesie?
By wypełnić powstałą lukę, agencja zaproponowała, że wykupi 20 proc. udziałów w europejskiej misji mającej badać ciemną energię - Euklidesie, która ma wystartować w 2018 roku. W zamian NASA poprosi Europę o podobną inwestycję w WFIRST.
Jednak, jak mówi Perlmutter, "większości z nas trudno sobie wyobrazić, że po ewentualnym sukcesie Euklidesa, znów zdecydujemy się na podobną misję".
Alan Boss z Carnegie Institution for Science, który przewodzi komitetowi doradzającemu NASA w dziedzinie astrofizyki, dodaje: "Jeśli Euklidesowi się powiedzie, Europejczycy obejmą przywództwo w badaniach na ciemną energią. USA już nie będą mogły ich powstrzymać".
W zeszłym miesiącu obawy amerykańskich astronomów o zepchnięciu z pierwszego miejsca nabrały kształtu podczas drugiego panelu Akademii. Spotkanie zwołano, by rozważyć możliwość zaangażowania się w Euklidesa. Paneliści wskazali, że powodem, dla którego WFIRST nadano tak wysoki priorytet był fakt, że teleskop mógł wystartować raczej wcześniej niż później. Dlatego uznano, że NASA albo powinna trzymać się ustalonego planu, albo rozważyć wspólną misję WFIRST i Euklidesa.
USA ustąpią miejsca Europie?
Ostateczne decyzje jednak jeszcze nie zapadły. Euklides musi wygrać konkurencję z dwoma innymi projektami zanim zostanie zaaprobowany przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Dopiero wtedy europejscy astronomie będą mogli negocjować zmiany w projekcie.
NASA nie określiła także, skąd zamierza pozyskać owe 1,6 miliarda dolarów potrzebnych do skończenia teleskopu Webba. Dlatego wciąż nie wiadomo, ile pieniędzy zostanie dla innych projektów. Część odpowiedzi będzie znana już w przyszłym miesiącu, gdy agencja ogłosi budżet na 2012 rok.
(...) Zapytany o obawy, że Euklides da Europejczykom przewagę w badaniu ciemnej energii, Jon Morse, dyrektor astrofizyki w NASA mówi: "Europejczycy już dawno rozwinęli zdolność do wykonywania własnych misji".
"Efekty, które do tej pory uzyskali, są wybitne" - stwierdza i dodaje, że teraz naukowcy ze Starego Kontynentu nastawili się na pionierskie odkrycia naukowe.
Klucze "spadają do góry"
Badania nad ciemną energią z pewnością spełniają kryteria "pionierskich". Odkrycie sprzed dekady, że wszechświat przyspiesza na przekór zdrowemu rozsądkowi i kosmicznej grawitacji, poddało w wątpliwość dotychczasowe poglądy na los kosmosu i istniejącego w nim życia, nie wspominając już o grawitacji i naturze praw fizyki. To tak, jakby po upuszczeniu kluczy, one uniosły się do sufitu.
Fizycy mają już jedno, gotowe wyjaśnienie tej sprawy, jednak wielu z nich uważa, że to "lek", który jest znacznie gorszy niż sama "choroba". Chodzi o wymyśloną przez Alberta Einsteina w 1917 roku stałą kosmologiczną. Noblista zasugerował wówczas, a teoria kwantowa później potwierdziła, że w pustej przestrzeni może działać siła odpychająca, rozrywająca materię na części. Najdokładniejsze wyliczenia zakładają jednak efekt o 10 do potęgi 120. razy większy od pomiarów astronomów. W efekcie fizycy rwą sobie włosy z głowy i szepczą coś o wszechświatach równoległych.
Naukowcy, którzy dokonali tego odkrycia, posłużyli się supernowymi typu Ia, jako kosmicznymi miernikami odległości, by określić tempo ekspansji wszechświata.
Od tego czasu pojawiły się inne narzędzia, z pomocą których astronomowie mogą określać ciemną energię - m.in. badając jak opóźnia ona wzrost galaktyk i innych struktur w kosmosie. Dotychczasowe obserwacje pokrywają się z ideą stałej kosmologicznej Einsteina, jednak ostatecznie jej nie potwierdzają. Potrzeba dokładniejszych pomiarów, z których wiele musi zostać wykonanych z kosmosu.
Zawiłe losy projektu
W 1999 roku Perlmutter, który pracuje w Departamencie Energii w Lawrence Berkeley National Laboratory, zaproponował misję SNAP (Supernova Acceleration Probe) obliczoną na poszukiwanie ciemnej energii. Cztery lata później Biały Dom zlecił Departamentowi Energii, by partnerował NASA w projekcie, który stał się znany jako JDEM (Joint Dark Energy Mission). Ogłoszono też przyjmowanie zgłoszeń na projekty konkurencyjne.
Okazało się jednak, że współpraca NASA i Departamentu Energii się nie układa. Kilka rund spotkań do niczego konkretnego nie doprowadziło. "Może nie powinniśmy byli próbować złapać dwóch srok za ogon" - zastanawia się Perlmutter.
Ostatecznie w 2008 roku NASA i Departament Energii przeznaczyły na tę misję 600 milionów dolarów (kwota bez uwzględnienia kosztów startu). Naukowcy zajmujący się ciemną energią nie potrafili jednak zaprojektować urządzenia, które zmieściłoby się w tym budżecie.
Chwileczkę... Czy to czasem nie to samo?
Przeczuwając, że do kontynuowania droższego projektu będzie potrzebne błogosławieństwo National Academy of Sciences, Morse przedstawił kilka wersji misji panelowi w ramach NAS - znanemu też jako Astro2010 - któremu powierzono zadanie określenia priorytetów dla społeczności astronomicznej na następną dekadę.
Alan Dressler z Carnegie Observatories, który przewodniczył jednemu z podkomitetów panelu zauważył, że trzy ze zgłoszonych projektów - dotyczące ciemnej energii, poszukiwania planet wokół innych gwiazd i badania promieniowania podczerwonego z kosmosu - wymagały identycznego sprzętu. Zaproponował więc ich połączenie w większą misję, która mogłaby wystartować około 2020 roku. Właśnie tę misję nazwano WFIRST.
"Wtedy wydawało mi się to i zresztą nadal wydaje dobrym pomysłem" - mówi Roger Blandford ze Stanford, astrofizyk i przewodniczący panelu Astro2010.
Europa też chce badać ciemną energię
W międzyczasie także Europejska Agencja Kosmiczna uczyniła z ciemnej energii swój priorytet. W lutym 2010 roku Europejczycy wysłali list do NASA, w którym proponowali Amerykanom 20 proc. udziałów w Euklidesie i dwa miejsca w zespole naukowym. Astronomowie w USA zareagowali z mieszanymi uczuciami. Zaangażowanie w Euklidesa odciągnęłoby zasoby od ich własnej misji, z pewnością ją opóźniając.
We wrześniu komitet doradzający NASA w dziedzinie astrofizyki, którym kieruje Boss z Carnegie Institution, doszedł do wniosku, że zanim WFIRST wyruszy w swoją podróż, Euklides będzie już pracował od trzech-czterech lat.
Zarówno komitet Bossa, jak i Astronomy and Astrophysics Advisory Committee, który doradza National Science Foundation and Energy Department oraz NASA, doszli jednak do wniosku, że włączenie się w europejski projekt byłoby niezgodne z rekomendacjami Akademii.
Naukowcy też mają problemy z pieniędzmi
Zanim drugi panel NAS zebrał się w grudniu, sytuację pogorszyła wiadomości o problemach z teleskopem Webba. Webb, który był największym priorytetem Akademii 10 lat temu i do tej pory pochłonął już 5 miliardów dolarów, nie zostanie wystrzelony na orbitę wcześniej niż w 2015 roku (a nawet później), ponieważ NASA okazała się niezdolna do poprawnego oszacowania, ile czasu zajmą jej m.in. testy teleskopu. Kwestią wciąż otwartą pozostaje to, ile pieniędzy pozostanie agencji na nowe projekty po opłaceniu prac związanych z Webbem. A środków wiele nie ma - tylko 2,2 miliarda dolarów.
Na dodatek NASA musi zmierzyć się z tym, co Morse nazywa "trudnym środowiskiem finansowym". Chodzi o mających obecnie przewagę w Izbie Reprezentantów Republikanów, którzy zapowiadają redukcję budżetu federalnego.
...i z bałaganem
Niektórzy astronomowie twierdzą, że NASA i Morse, postawili ich pod ścianą. "Nie wiedział? (o problemach z Webbem) W takim razie powinien zostać zwolniony" - mówi Dessler z Carnegie Observatories.
Morse zapewnia, że rozumie i podziela frustrację kolegów. Twierdzi jednak, że od dawna ostrzegał panel, iż jego plany mogą zostać pokrzyżowane przez projekt teleskopu Webba, o którym od początku wiedziano, że będzie sprawiał problemy."Społeczność - mówi, odnosząc się do Astro2010 - wykonała swoją pracę najlepiej jak mogła przy dostępnych zasobach. Presja finansowa jest dziś znacznie większa, niż spodziewaliśmy się jeszcze rok temu".
Albo, jak to ujął Michael Turner, kosmolog z University of Chicago i członek Astro2010: - "Mamy tu ogromny bałagan".
W grudniu NASA zaczęła przyjmować zgłoszenia od astronomów chcących dołączyć do Euklidesa i wyłoniła zespół, który od lutego rozpocznie układanie planu dla WFIRST.
"Przecież wszyscy chcemy tego samego"
Z punktu widzenia Akademii Euklides ma pewne wady - nie przewiduje obserwacji supernowych, dzięki którym odkryto przecież ciemną energię. Na dodatek, Amerykanie nie odgrywają w nim wiodącej roli.
Boss uważa jednak, że te obawy mają się nijak do dzisiejszych realiów. Trzymanie się ich tylko pozbawi USA udziału w tym, co może być jedyną misją obliczoną na badanie ciemnej energii w najbliższym czasie. "Czas na odrobinę kreatywności" - mówi.
"W Unii Europejskiej powstaje rocznie więcej prac naukowych niż w Stanach Zjednoczonych" - kontynuuje Boss - "Przegonili nas rok temu i dalej całkiem nieźle im idzie".
Perlmutter, jeden z odkrywców ciemnej energii, twierdzi podobnie. "Smutne w tym wszystkim jest to, że wszyscy bardzo się starają. Nie ma na kogo zrzucić winy. Wszyscy chcemy mieć w tym udział. W końcu jesteśmy naukowcami."
Dennis Overbye
The New York Times
tłum. AWT
http://fakty.interia.pl/new-york-times/news/wyprawa-po-ciemna-energie-rozplynie-sie-w-mroku,1579917,6806
