Prof. J. Žmuidzinas apie planuojamą milžinišką observatoriją: bus lengviau ieškoti tolimų planetų

Kai aparatas buvo kuriamas, jaunas Kalifornijos technologijos instituto (Calltech) studentas Jonas Žmuidzinas matavo (kalibravo) šio zondo elektroninį spektometrą. Ši technologija pravers po daugiau nei 30 metų, kai jos dėka 2012 m. rugpjūtį mokslininkai sužinos, kad „Voyager 1“ jau įskriejo į tarpžvaigždinę erdvę.

Šiandien profesorius J. Žmuidzinas – garsus fizikas, prisidėjęs prie įvairių pasauliui reikšmingų projektų. Visada plačiai besišypsantis, bendrauti su jaunais žmonės mėgstantis mokslininkas balandžio 18–21 d. lankėsi Fizinių ir technologijos mokslų centre (FTMC), studentų konferencijoje „Open Readings 2023“. Joje JAV lietuvis skaitė pranešimą apie Calltech‘o optinių observatorijų pasiekimus ir planus. Šiam universiteto skyriui jis pats ir vadovauja.

J. Žmuidzinas taip pat yra FTMC tarptautinis patarėjas.

Su mokslininku kalbamės apie didelių teleskopų svarbą, būsimą proveržį ieškant kitų planetų ir sudėtingus astronomų santykius su Havajų gyventojais.

Profesoriau, kiek dažnai turite progų apsilankyti Lietuvoje?

Paskutinį sykį tai buvo 2018-aisiais, tad jau penkeri metai praėjo. Man tai yra per ilga, norėčiau dažniau apsilankyti. Tai padaryti buvo sunkiau per COVID-19 pandemiją. Bet su šeima galvojam kitais metais bandyti ilgesniam laikui pabūti Lietuvoje. Reikės planuotis.

O kiek laiko būsite dabar?

Tiktai savaitę. Visa šeima atskrido, tik ne visi vienu metu. Mano sūnus su mano uošve atvyko iš San Francisko, o dukra ir jos vyras pirmiausia sustojo Norvegijoje aplankyti draugų, o paskui atskrido į Vilnių, tai dabar esam šešiese. Smagu su visa šeima pabūti Lietuvoje. Bet tik savaitę, neužtektinai.

Konferencijoje „Open Readings“ Jūs pristatysite pranešimą apie Caltech‘o observatorijas ir jų teleskopus, kurie buvo, yra ar dar tik bus sukurti. Kuo ši tema svarbi?

Galvoju, būtų įdomu apie observatorijas kalbėti, nes čia, Lietuvoje, galbūt ne visi tiek daug žino, kas darosi mūsų astronomijos pasaulyje. Taip pat mes švenčiame Heilo teleskopo Palomaros astronomijos observatorijoje 75 metų sukaktį bei 35 metus nuo W. M. Kecko observatorijos Havajuose įkūrimo. Galvoju, būtų gera proga apie tai pakalbėti, taip pat – ką mes veikiam ir kokia bus ateitis. Tikiu, kad studentams bus įdomu, pamatysim.

Užbėgant Jūsų pranešimui už akių – ką labiausiai akcentuosite?

Kai turi didelį teleskopą, kaip Palomaroje arba vėliau – Havajuose, gali stebėti tolimesnius galaktikos objektus ir daugiau suprasti apie Visatos istoriją. Taip pat pranešimo metu kalbėsiu apie Visatos tamsiąją materiją ir tamsiąją energiją ir kaip šie teleskopai prisidėjo prie tokių dalykų tyrinėjimo.

Bet pristatysiu ir tai, kaip jie padeda ieškoti egzoplanetų.

Vienas iš svarbių Calltecho‘o projektų – tai vadinamasis Trisdešimties metrų teleskopas (angl. Thirty Meter Telescope, TMT) kuris bus vienas didžiausių pasaulyje. Jis bus didelis kaip 18 aukštų namas, o pagrindinio veidrodžio (angl. primary mirror) plotis – maždaug kaip dvi krepšinio aikštelės!

Inžinieriai tokius veidrodžius taip pat vadina M1 – Mirror 1. Teleskopas pirmiausia pagauna atsklidusią šviesą iš dangaus, nuo M1 sufokusuota šviesa atsispindi ir nukeliauja iki M2 (secondary mirror, antrinio veidrodžio). Priklausomai nuo sistemos, teleskope gali būti ir M3, M4, M5 veidrodžiai ir taip toliau (šypsosi).

O kuo reikšmingas veidrodžių dydis teleskopams? Kodėl prireikė tokio plataus įrenginio?

Paprasčiausia priežastis – kad pagautų daugiau šviesos. Bet fizikai taip pat supranta, kad, kuo teleskopas yra didesnis, tuo galima padaryti geresnę dangaus kūnų nuotrauką.

Tačiau, kai turi teleskopą, pastatytą ant žemės, stebėjimams trukdo atmosferos turbulencija. Atmosfera juda, keičiasi ir sugadina fokusą: žvaigždės vaizdas ima mirguliuoti.

Tai įmanoma sutvarkyti naudodami adaptyviąją optiką: dėl įvairių teleskopo aktyvatorių, galime per tūkstantąją sekundės dalį pakeisti veidrodžio formą. Kompiuteris tai kontroliuoja: veidrodis juda, kaip reikia, kad pataisytų, ką atmosfera pridarė.

Bus labai svarbu sukurti adaptyviąją TMT teleskopo optiką, kad tiksliai ištaisytų vaizdų iškraipymus. Jei tai veiks, TMT bus labai galingas teleskopas.

Kaip įsivaizduoti tą galingumą?

Galima matyti toliau. Tai pirmas, paprasčiausias, dalykas. Jeigu nori studijuoti kosmoso istoriją, kaip išsivystė galaktikos, tai labai svarbu.

Bet taip pat tai padeda tyrinėti egzoplanetas. Didžiausia problema yra ta, kad egzoplanetos yra labai arti savo žvaigždžių, aplink kurias sukasi. Todėl yra labai sunku atskirti planeto šviesą nuo žvaigždės šviesos.

Pirmas dalykas – reikia bandyti sumažinti iš žvaigždės atsklidusią šviesą. Tam yra įvairių metodų. Pavyzdžiui, yra prietaisas, kurį vadiname koronagrafu – juo bandome užblokuoti žvaigždės šviesą, kad galėtume įžvelgti šalia jos esančią planetą. Niekada nebūna, kad žvaigždės šviesa sumažės iki nulio, bet pavyksta iki tūkstančio ar dešimt tūkstančių kartų. O yra jei geri prietaisai – net iki milijono kartų.

Tad, jeigu turi didesnį teleskopą, lengviau viską padaryti. Gali atskirti planetos šviesą nuo žvaigždės šviesos.

Dideli teleskopai galbūt turės galimybę atlikti stebėjimus planetų, kuriose netgi galėtų būti gyvybė. Mes jas vadiname potencialiai gyvenamomis planetomis. O tam reikia, kad jose būtų nei per šalta, nei per karšta; kad būtų skystas vanduo, o ne ledas.

Ir tokių planetų jau yra žinoma?

Šiuo metu yra žinoma, tik tos planetos sukasi aplink tokias žvaigždes, kurios gan skirtingos nuo mūsų Saulės. Tai mažytės žvaigždės, vadinamosios M stars, kurios pasižymi tam tikromis savybėmis, pavyzdžiui, didesniu magnetiniu aktyvumu.

Saulė turi magnetinį lauką, kuris keičiasi, ir dėl to kyla Saulės pliūpsniai. Tai yra magnetinis aktyvumas: žvaigždė skleidžia ne tik šviesą, bet ir įvairias daleles, ir t. Taigi, gyventi netoli magnetiškai aktyvios žvaigždės galbūt nebūtų taip lengva. Geriau, jeigu žvaigždė būtų truputį ramesnė, kaip mūsų Saulė.

Nežinau, ar net ir su tokiu Trisdešimties metrų teleskopu bus įmanoma stebėti planetas, tokias kaip mūsų Žemė, esančias šalia žvaigždžių, tokių kaip mūsų Saulė. Galbūt tai galės padaryti tik teleskopas, kurį NASA siųstų į kosmosą, kad nereikėtų su atmosfera kovoti.

Šiaip ar taip, TMT teleskopas vis tiek bus didžiulis žingsnis į priekį?

Tikrai taip.

Kiek teko domėtis, jau nuo 2014 m., kai buvo pradėtos teleskopo statybos, žmonės gausiai protestuodavo dėl to, kad TMT planuojamas įrengti ant saloje esančio Mauna Kėjos ugnikalnio. 2015 m. statybos sustabdytos. Kokia situacija šiandien? Kaip sekasi susitarti su vietiniais gyventojais?

Aš sakyčiau, kad buvo labai sunki situacija. Viskas užtruko daug metų. Astronomai jau seniai atlieka tyrimus ant Mauna Kėjos – bet manau, kad jie neužtektinai kreipė dėmesio, kokia yra gyventojų, ypač vietinių havajiečių (kurių protėviai nuo seno čia gyveno), nuomonė apie tai, ar mokslininkai tinkamai prižiūri kalną. Nes havajiečiams Mauna Kėja yra labai svarbi, šventa.

To supratimo trūko, daug metų darėsi vis blogiau ir blogiau. Ir, kai astronomai nusprendė pastatyti dar didesnę observatoriją, gyventojai pradėjo protestuoti.

Bet dabar, aš manau, dalykai po truputį gerėja. TMT teleskopo projekto vadovas [Fengchuanas Liu] nebegyvena Kalifornijoje, bet jau Havajuose. Jis skiria daug energijos susitikimams su žmonėmis, kad su jais kalbėtųsi ir suprastų, ką jie galvoja – ir bandytų jiems išaiškinti apie projektą. Manau, šis žingsnis labai padeda.

Jis ir kitų dalykų daro, pavyzdžiui, ateina į mokyklas ir padeda vaikams pamokas ruošti. Pats.

Kaip savanoris?

Kaip savanoris. Jis ne vienas toks – bet kad tą darytų projektų vadovas... Jis jaučia, kad šitaip gerai išnaudoja savo laiką, kad tai yra svarbu. Ir pamažu santykiai gerėja.

Taip pat įvyko didelis pasikeitimas dėl Mauna Kėjos tvarkymo. Išleistas naujas įstatymas, kad dabar kalną tvarkys Havajų universitetas. Yra sudarytas atskiras komitetas – Mauna Kėjos valdymo ir priežiūros tarnyba (Mauna Kea Stewardship and Oversight Authority), kurioje – tiktai vienas astronomas, o kiti nariai – iš verslo ir universiteto. Taip pat yra ir trys vietiniai havajiečiai. Ši grupė perims Mauna Kėjos valdymą, tad bus galima ne tik apie astronomų, bet ir apie visų žmonių poreikius galvoti.

Tik manau, kad tai užtruks laiko. Tie, kurie protestavo, priešinosi teleskopo projektui, norės matyti, kaip šis komitetas dirba: ar jie iš tikrųjų girdi žmones, ar jais galima pasitikėti. Tai neįvyks greitai. Bet vis vien man atrodo, kad jau po truputį dalykai pradeda eiti į geresnę pusę, tik reikės laukti, kol protestuotojai pajus, kad viskas bus tvarkoje, jei teleskopas bus statomas. Pamatysim, kaip viskas išeis.

Kada tiksliai planuojama pastatyti šį teleskopą?

Teleskopo statymas užtruks bent dešimtį metų. Vis dar neaišku, kada bus galima pradėti statybas. Pirmiausia reikia, kad visi pinigai būtų surinkti. Ypatingai svarbu, kad federalinė valdžia – Nacionalinis mokslo fondas – prisijungtų prie projekto ir įdėtų nemažai pinigų. O tai turbūt užtruks keletą metų. Tik tada geriau žinosim, ar išvis turėsim galimybę teleskopą pastatyti.

Ant to ugnikalnio šiuo metu jau ir taip stovi keliolika teleskopų?

Jų yra daug. Tik kai kurie daugiau nebenaudojami, vienas bus nuimtas. Teleskopas, ties kuriuo daug dirbau, vadinasi Caltech‘o submilimetrinė observatorija. Ji nustojo veikti 2015 m. Užtruko keletą metų suplanuoti ir gauti visus leidimus, kaip tą teleskopą nuimti, sutvarkyti žemę taip, kaip viskas atrodė prieš tai. Bet tas teleskopo išmontavimas labai greit prasidės.

Suprantu, kad keturių kilometrų virš jūros lygio aukštyje, Ramiojo vandenyno viduryje, esanti Mauna Kėja yra puiki vieta stebėti dangų. Ir kad šis ugnikalnis yra miegantis. Bet vis dėlto, tai ugnikalnis! Ar nėra baisu, kad vieną dieną įvyks nelaimė, ir visi išleisti milijonai išlėks į orą?

Havajų (arba Didžioji) sala iš tikrųjų turi ir kitą ugnikalnį, kuris jau dabar aktyvus. Jis yra Havajų ugnikalnių nacionaliniame parke, galima jį aplankyti kaip turistui. Bet ten nėra statomi teleskopai. O tas ugnikalnis – tai taip pat keturių kilometrų aukščio Mauna Loa. Jis neseniai pradėjo gurguliuoti [šis didžiausias pasaulyje aktyvus ugnikalnis buvo išsiveržęs 2022 m. lapkričio pabaigoje – S. B.].

Kol kas negirdėjau, kad būtų rūpesčių dėl Mauna Kėjos. Bet gamta turi savo programą (juokiasi).

Kaip Jūs gyvuojat? Kuo įprastai kiekvieną dieną užsiimate, būdamas Caltech‘o observatorijų direktoriumi?

Mano darbas, beveik galėtum sakyti, yra administracinis darbas. Kai daugiau kaip prieš penkerius metus vienas profesorius bandė mane įkalbinti, kad priimčiau direktoriaus poziciją, jis aiškino, kaip kitas profesorius, žymus astronomas (kuris buvo vienas iš infraraudonosios astronomijos pradininkų) Gerry Neugebaueris jam pasakė: „Šis darbas yra 90 proc. personalo ir 10 proc. bendravimo su žmonėmis“ (šypsosi).

Tai yra gan didelė grupė, iš viso turime 30 žmonių, kurie dirba universitete, 25 žmonės, dirbantys Palomaro observatorijoje. Pats netvarkau W. M. Kecko observatorijos, bet turiu prižiūrėti, kaip ten dirba 120 žmonių, kas tenai vyksta. Taip pat esu TMT teleskopo projekto valdybos narys.

Reikia apie viską galvoti: apie finansus, kaip visi dirba, kokie nauji projektai ir instrumentai, kas darosi Havajuose... Visokie rūpesčiai ir reikalai. Ir, žinoma, reikia dirbti su mūsų fakultetu ir bandyti suprati, ko jie nori, kas einasi gerai, o kas ne taip gerai.

Sakyčiau, įdomus darbas. Jau greit nebebūsiu direktorius. Prižadėjau penkerius metus tą darbą daryti, ir jau greitai ateis kitas manęs išgelbėti (juokiasi).

O ką galvojate veikti paskui?

Man liko ne tiek daug metų, kai sueis septyniasdešimt ir bus laikas išeiti į pensiją. Tad norėčiau truputį daugiau ramybės, kad mažiau rūpesčių būtų. Ir daugiau su studentais dirbti: man patinka dėstyti, globoti doktorantus. Man tai patiktų.

Simonas Bendžius, Fizinių ir technologijos mokslų centras (FTMC)