Hol a legjobb csillagvizsgálót építeni?

Közismert, hogy a földi csillagvizsgálók, más néven obszervatóriumok jellemzően magasabb helyekre épülnek, a városokon belül is lehetőleg dombra vagy közeli hegyre. Ugyanis ahhoz, hogy a csillagvizsgálók érzékeny műszerei pontos mérésekkel szolgáljanak, ki kell szűrni a légkör zavaró hatásait, a városi, technikai civilizáció – mint például a közvilágítás – szennyező hatásait. A világűrbe telepített űrtávcsövek pedig még annál is nagyobb magasságokban lebegnek a Föld körül.

Melyek a legjobb pontok a Földön, a csillagvizsgálókhoz?

A meteorológiában inverziónak nevezik azt a jelenséget, amelynek köszönhetően a magasabban található levegő hőmérséklete magasabb, mint a földfelszín közelében. (Erről egyébként elsőként a fizikus Isaac Newton írt 1730-ban, és azt is ő fogalmazta meg, hogy a légkör zavaró hatással lehet a távcsöves, vagyis az optikai megfigyelésekre. Amit úgy lehet csökkenteni, ha a távcső egy magas hegyen áll, az ún. „inverziós réteg” fölött.) A csillagvizsgálók tervezésekor mindig külön gondot fordítanak rá, hogy tanulmányozzák az inverziós természetét és a hatásait a műszerekre.

Az inverziós réteg az a „levegőpárna”, amely közvetlenül reagál a Nap által előidézett hőviszonyokra. Általános helyzetben a földfelszínhez legközelebbi része a legmelegebb, és a földfelszíntől távolodva átlagosan százméterenként 0,65 °C-kal hidegebb, és változó, 2 és 10 kilométer közötti magasságban veszi körül a felszínt. A hatása pedig attól is függhet, hogy egy adott helyen mennyire ingadozó, illetve könnyen stabilizálódó benne a légáramlás, hiszen az élénkebb turbulenciák befolyásolhatják például az elektromágneses rezgéseket, és ezzel eltorzíthatják azt a képet, amely a távcsőben megjelenik.

VLA rádió interferométer Új Mexikóban – A csillagászat egyik legfiatalabb ága a rádiócsillagászat, amelynek alapvető eszköze a rádióantenna, amelyet rádiótávcsőnek hívnak. Ezek lehetnek egyedülálló antennák és több antenna együttes rendszerei is. A rádió interferometria a nagy térbeli felbontásokat is lehetővé teszi, azáltal, hogy nem a vizsgált tárgyak nagyságát, hanem a tárgyak közötti távolságot értékeli ki. (Kép forrása: Hajor, Wikimedia)

Egy kutató, Merle Walker 1983-ban a Föld szinte összes lehetséges helyét felmérte abból a szempontból, hogy melyek a legideálisabbak obszervatóriumok számára. Végül arra a következtetésre jutott, hogy azok a helyszínek a legjobbak, amelyek hegytetőn vannak, és kifejezetten egy hideg tengeráramlat keleti oldalán. Itt stabilizálódik ugyanis a legbiztosabban a légáramlás, és az inverziós réteg magassága sem haladja meg a 2 kilométert. Így állt össze végül az a felméréseken alapuló térkép, amelyen azt látjuk, hogy Kaliforniában, a Kanári-szigeteken, Chilében és Namíbiában a legjobbak a feltétele az obszervatóriumok felállításához. (A namíbiai lehetőséget a jelen pillanatban még nem használták ki.)

Észak-Amerika keleti felén, a kontinentális Európában, Délkelet-Ázsiában, Afrikában és Dél-Amerika trópusi részein azonban már sokkal nehezebb alkalmas helyet találni. Itt ugyanis nemcsak a földi technika okozta légszennyezés, hanem a nagyobb páratartalom, a gyakori felhők is negatív módon befolyásolják a megfigyeléseket.

Mindezek mellett még az is fontos szempont, hogy a csillagászat egy fontos ágánál, a rádiócsillagászatnál nélkülözhetetlen az elektromágneses zajok csökkentése. A rádiócsillagászat az égi objektumokkal a rádióhullámok tartományában foglalkozik, azóta, hogy az 1930-as években Karl Jansky először észlelt a Tejút felől rádióhullámokat. Majd ezt követően további forrásokból is észleltek rádiófrekvenciás sugárzásokat, ami felcsillantotta annak reményét, hogy ezek útján esetleg az univerzum más, intelligens lényeivel is kapcsolatba kerülhetünk. A Földön viszont a rádióhullámok tartományában nyilvánvalóan követhetetlenül nagy a lehetősége annak, hogy a különféle eredetű hullámok zavarják egymást. Így ennek problémáját csak a lakott területekről távoli helyeken lehet megoldani, főként ott, ahol jól érvényesül a környező hegyek árnyékoló hatása. (Forrás)

Miért nem elég magasra tenni a csillagvizsgálót?

Bármennyire is körültekintőek a tervezők, a tapasztalat azt mutatja, hogy ritkán lehet tökéletes helyet találni az obszervatóriumoknak. A lakott területektől minél messzebbre kerül a megfigyelőállomás, annál több pénzbe kerül a felépítése. A költségeket nemcsak az építőanyagok odaszállítása, hanem az is növeli, ha a kiszemelt helyre addig nem vezetett megfelelő út, esetleg földi járművel nem is megközelíthető, ezért külön repülőteret vagy helikopteres leszállóhelyet is ki kell alakítani.

Bár a távcsövek fejlődésével a csillagászok végül pontos térképeket tudtak adni a Hold innenső feléről, a másik oldaláról 1959-ig semmit sem lehetett tudni. Ekkor azonban a szovjet Luna-3 űrszonda erről is küldött fotókat. Ezekből kiderült, hogy a Hold túloldala alaposan eltér az innensőtől. Amit mi folyamatosan látunk, azon nagy foltok, „tengerek” vannak, amelyekben persze nem víz volt, hanem láva: ezek mind egykori lávaóceánok kihűlt, megszilárdult maradványai. A jobb oldali képen azonban semmi ilyesmit nem látni, viszont annál több apró pöttyöt fedezhetünk fel rajta, amelyekről később kiderült, hogy ezek az elmúlt évmilliókban lezajlott, kisebb-nagyobb meteorbecsapódások nyomai. Kérdés, hogy vajon a jövőben kell-e még számítani ilyesmikre, és ha igen, mi kell ahhoz, hogy kivédjék ezeket, amennyiben valóban felköltözik majd oda egy obszervatórium. (Kép forrása: Nasa, Telex)

Más helyeken viszont épp az a gond, hogy túl közel vannak a polgári repülőterek, és a felszálló gépek kondenzcsíkjai ugyancsak megzavarhatják a megfigyelést. A nizzai Côte d’Azur repülőtér például arra kényszerült, hogy megegyezzen a közelében lévő Observatoire de Calern-nel, és ennek következményeként éjszakánként szüneteltesse a légiforgalmat.

A műholdak fényes felületén keletkező becsillanások is elronthatják a fényképfelvételeket. Olykor még további kockázatokkal, például az emberi élet veszélyeztetésével is számolni kell. A Grenoble közelében lévő Plateau du Bure csillagvizsgálót például csak sífelvonóval lehet megközelíteni. 1999-ben azonban éppen amiatt kellett egy időre felfüggeszteni a működését, mert a felvonónál történt súlyos baleset során meghalt egy kutató.

Mindezek alapján sokakban felmerült a kérdés: lehetséges-e egyáltalán a Földön olyan pontot találni, ahol ki lehet küszöbölni a zavaró körülményeket? A tapasztalatok azt mutatják, hogy ez szinte lehetetlen. De akkor mégis mit lehet tenni? Föl kell menni a Holdra!

Miért jó, ha a Holdon lesz a csillagvizsgálónk?

Egy ideje tehát a csillagászok körében egyre népszerűbbé vált a gondolat, hogy ha egy minden szempontból megbízható, nagy pontosságot biztosító csillagvizsgálóban szeretnének dolgozni, akkor bizony azt a Holdon, azon belül is annak a Földről nézve árnyékos oldalán érdemes felépíteni. (Mint az köztudott: a Hold pontosan ugyanannyi idő alatt kerüli meg a Földet, mint amennyi idő alatt a saját tengelye körül is megfordul. Ezért mi innen mindig csak ugyanazt az oldalát látjuk, a másik fele számunkra árnyékban marad. Ettől még azonban az az oldala semmivel sem sötétebb, mint az innenső: az csak felőlünk nézve „árnyékos” oldal. Egyébként a Jupiter és a Szaturnusz nagyobb holdjainál is ugyanez a helyzet.)

Obszervatóriumot a Holdra építeni azért is járna sok előnnyel, mert mára egyre zsúfoltabbakká váltak a Föld körüli műholdpályák, és ez a folyamat a jövőben is csak folytatódik. Márpedig a rengeteg műhold többféle módon is zavarhatja a távcsöves megfigyeléseket, ronthatja az azok alapján készített képek minőségét, pontosságát.

De még fontosabb tényező, hogy az égitest maga is leárnyékolja a Föld felől kiinduló rádiójeleket, és mivel nincs rajta légkör, vízpára sincs, és egyéb zavaró időjárási jelenségekkel sem kell megküzdeni. A légkör hiánya még azzal az előnnyel jár, hogy a világűrből mindenféle hullámhosszú sugárzás eléri az égitest felszínét, vagyis nincs elnyelődés. Nem kell tehát magas helyet keresni a távcsöveknek: azok alacsonyan is ugyanolyan jól venni tudják a jeleket. Kiemelt előnyt élvez majd ezen a téren a rádiócsillagászat, mivel a Holdon egy új ablak, a 15 MHz alatti régió nyílna meg a kutatás számára. (Az ez alatti elektromágneses frekvenciájú hullámokat ugyanis a földi légkör elnyeli vagy szétszórja.)  Ráadásul a Hold lassú keringése miatt az is lehetővé válik, hogy a halványabb égi objektumokat akár két héten át, folyamatosan megfigyeljék.

Fontos még, hogy a Holdon a földihez képest hatodannyi a gravitáció, és ezért ott nagyobb tükröket és távcsöveket is fel lehet állítani.

Az egyetlen, amit jelenleg komolyabb gondnak tartanak, hogy a Hold talaján lévő rengeteg por könnyen behatolhat a műszerekbe, azok mechanikus alkatrészeibe, és ott kárt okozhatnak. Erre azonban bizonyára tudatosan fel lehet készülni, ezt meg lehet előzni.

A csillagászok tehát ezek alapján gondolják jónak az ötletet, amelynek vélhetően lesz jövője, és már a majdani holdi kolóniák kommunikációjának alapjaiban is megállapodtak. Természetesen nem lesz könnyű alkalmazkodni egy ilyen távoli munkahelyhez, sokak szerint azonban a végeredményekért megéri meghozni az ezzel járó áldozatokat, és persze az adódó gondokon is lehet enyhíteni, lehet dolgozni a helyzet könnyítésein.

Lévai Júlia