ISTORIJA ASTRONOMIJE (DEO IV)

1. Ajnštajnova revolucija: Kako je gravitacija postala zakrivljenost prostora-vremena

Na samom prelasku iz 19. u 20. vek, klasična fizika doživljavala je svoj prividni trijumf, ali i duboku, potajnu konceptualnu krizu. Njutnov mehanicistički pogled na svet, koji je više od dva veka uspešno objašnjavao kretanje planeta, pad jabuke sa drveta i pojavu plime i oseke na Zemlji, počivao je na dve neprikosnovene pretpostavke: da su prostor i vreme apsolutni, nezavisni entiteti i da gravitacija deluje trenutno, na daljinu, kroz prazan prostor. Međutim, vrhunska eksperimentalna i posmatračka merenja tog doba počela su da otkrivaju ozbiljne pukotine u ovoj elegantnoj matematičkoj slici sveta.

Prva neprijatna pukotina bila je tvrdoglava anomalija u kretanju najbliže Sunčeve planete – Merkura. Još polovinom 19. veka, čuveni francuski astronom Irben le Verije uočio je da se Merkurov perihel (tačka u kojoj je planeta najbliža Suncu) pomera za 43 lučne sekunde po veku više nego što su predviđali Njutnovi zakoni uzimajući u obzir gravitaciono privlačenje svih ostalih planeta. Svi očajnički pokušaji da se ova razlika objasni postojanjem hipotetičke unutrašnje planete „Vulkan“ doživeli su potpuni neuspeh, jer planetu niko nije uspeo da pronađe. Druga, još dublja kriza izbila je na polju elektrodinamike: čuveni Majkelson-Morlijev eksperiment iz 1887. godine nije otkrio očekivano kretanje Zemlje kroz hipotetički „etar“, čime je ozbiljno doveo u pitanje tadašnje predstave o medijumu kroz koji se svetlost prostire.

Rešenje ove duboke zagonetke ponudio je dvadesetšestogodišnji činovnik švajcarskog patentnog zavoda u Bernu, Albert Ajnštajn. U svojoj čuvenoj „čudesnoj godini“ (annus mirabilis) 1905, Ajnštajn je objavio niz epohalnih radova, među kojima se posebno isticala Specijalna teorija relativnosti. Ajnštajn je pošao od dva jednostavna, ali smela postulata: svi zakoni fizike moraju imati potpuno isti oblik u svim inercijalnim sistemima koji se kreću ravnomerno i pravolinijski, a brzina svetlosti u vakuumu (c ≈ 299.792 km/s) ista je za sve inercijalne posmatrače i ne zavisi od kretanja izvora svetlosti.

Da bi brzina svetlosti ostala konstantna za sve posmatrače bez obzira na njihovo kretanje, Ajnštajn je morao da sruši Njutnovu konceptualnu tvrđavu: vreme i prostor prestali su da budu apsolutne kategorije. Pokretni sat posmatraču u drugom inercijalnom sistemu radi sporije (dilatacija vremena), a dužina objekta u pravcu relativnog kretanja izgleda kraća (kontrakcija dužine). Dva događaja koja su istovremena za jednog posmatrača, nisu istovremena za drugog koji se kreće u odnosu na njega. U zasebnom radu iz iste godine Ajnštajn je izveo vezu mase i energije, kasnije zapisanu kao E = mc², pokazujući da su masa i energija zapravo dva lica iste fizikalne stvarnosti i da se mala količina mase može pretvoriti u ogromnu količinu energije.

Ipak, Specijalna teorija relativnosti imala je jedno veliko ograničenje: važila je samo za ravnomerno pravolinijsko kretanje i nije obuhvatala ubrzanje niti gravitaciju. Ajnštajnu je trebalo narednih deset godina teškog i napornog teorijskog rada, praćenog usvajanjem složene tenzorske Rimanove geometrije, da obuhvati i gravitaciju. Godine 1915, objavio je svoju monumentalnu Opštu teoriju relativnosti.

Polazna tačka Opšte relativnosti bila je Ajnštajnova „najsrećnija misao u životu“ – Princip ekvivalentnosti. Ajnštajn je uočio sledeće: ako se nalazite u zatvorenoj kabini lifta bez prozora koja lebdi u dubokom svemiru i iznenada osetite da vas nešto pritiska ka podu silom jednakoj vašoj težini na Zemlji, na osnovu lokalnih ogleda u kabini ne možete razlikovati jednoliko ubrzanje od odgovarajućeg gravitacionog polja. Na većem prostoru mogu se otkriti plimske razlike, pa ovaj princip važi lokalno. Iz ove genijalne mislene analogije izveo je zaključak: gravitacija nije tajanstvena sila koja trenutno privlači tela na daljinu, već je posledica zakrivljenosti samog prostora-vremena pod uticajem mase i energije.

U Ajnštajnovoj viziji, prostor i vreme spojeni su u četvorodimenzionalnu kontinuiranu tkaninu – prostor-vreme. Kada se u tom prostoru nalazi masivno telo, poput Sunca, ono stvara udubljenje ili zakrivljenost u prostoru-vremenu oko sebe, na sličan način kao što teška olovna kugla zakrivljuje zategnutu elastičnu mrežu. U opštoj relativnosti planete prate prirodne putanje – takozvane geodetske linije – kroz zakrivljenu geometriju prostora koji ih okružuje.

Opšta teorija relativnosti na elegantan način je objasnila precesiju Merkurovog perihela bez potrebe za hipotetičkim planetićima: pošto je prostor blizu Sunca izuzetno jako zakrivljen, eliptična putanja Merkura mora da rotira u prostoru. Međutim, Ajnštajnova teorija je predviđala i nešto sasvim novo i zapanjujuće: pošto je sam prostor zakrivljen u blizini velikih masa, zrak svetlosti koji prolazi pored masivnog tela mora pratiti tu zakrivljenost i skrenuti sa svoje pravolinijske putanje!

Idealna prilika da se proveri ovo skretanje svetlosti ukazala se tokom potpunog pomračenja Sunca 29. maja 1919. godine. Poznati britanski astronom i astrofizičar Britanski astronomi organizovali su dve posmatračke ekspedicije: Edington je otišao na ostrvo Prinsipe uz zapadnu obalu Afrike, a tim u Sobral na severu Brazila predvodili su Endru Kromelin i Čarls Dejvidson.

Zadatak ekspedicije bio je da tokom nekoliko minuta potpunog pomračenja, kada Mesec zaklanja direktnu, zaslepljujuću svetlost Sunca, fotografiše pozadinske zvezde iz jata Hijade koje se nalaze blizu Sunčevog diska na nebu. Poređenjem ovih fotografija sa snimcima istih zvezda napravljenim noću nekoliko meseci ranije (kada Sunce nije bilo među njima), timovi su procenili prividni otklon položaja zvezda. Ajnštajn je za zrake koji prolaze uz rub Sunca predviđao oko 1,75 lučnih sekundi; objavljena merenja iz dva skupa ploča dala su približno 1,98 i 1,61 lučnih sekundi, uz znatnu mernu nesigurnost. Rezultati su podržali novu teoriju, a precizniji testovi usledili su kasnije. U novembru 1919, na svečanoj sednici u Londonu, objavljeno je da je Ajnštajnova teorija potvrđena. Londonski The Times je sutradan osvanuo sa naslovom: „Revolucija u nauci – Nova teorija Svemira – Njutnove ideje srušene“.

2. Veliko širenje: Od Kefeida Henrijete Levit do Hablovog zakona

Sve do samog kraja drugog decenijuma 20. veka, ljudska predstava o razmerama Svemira bila je dramatično skromna. Mnogi astronomi smatrali su da je Mlečni put čitav poznati zvezdani sistem, dok se o tome da li su spiralne magline poput Andromede i Vetrenjače daleke galaksije još raspravljalo. Pitanje „velike debate“ o prirodi maglina kulminiralo je 1920. godine u Vašingtonu između astronoma Harloua Šaplija (koji je tvrdio da je Mlečni put jedinstven i da obuhvata sve) i Hiebera Kertisa (koji je zastupao ideju da su magline odvojeni „ostrvski svemiri“).

Ključ za rešavanje ove milenijumske dileme i otvaranje vrata ka dubokom kosmosu izradila je jedna izuzetna žena na Opservatoriji Harvard – Henrijeta Svon Levit.

Radeći kao slabo plaćeni „računar“ na Harvardu, Henrijeta Levit je imala zadatak da pregleda stotine fotografskih ploča i katalogizuje promenljive zvezde. Fokusirajući se na Mali Magelanov oblak, uočila je čudesnu pravilnost kod posebne klase pulsirajućih zvezda nazvanih Kefeide (po zvezdi Delta Kefeja): što je Kefeida u Malom Magelanovom oblaku bila svetlija na fotografskim pločama, to je njen period pulsiranja (vreme od jednog maksimuma sjaja do drugog) bio duži! Pošto su se sve zvezde u Malom Magelanovom oblaku nalazile na približno istoj udaljenosti od Zemlje, Levitova je shvatila ključnu stvar: dužina perioda pulsiranja jeste direktan pokazatelj stvarne luminoznosti (apsolutnog sjaja) zvezde!

Ovo otkriće dalo je astronomima u ruke takozvanu „standardnu sveću“. Ako nađete Kefeidu u nekom nepoznatom delu neba, dovoljno je da izmerite koliko dana traje njen ciklus pulsiranja. Iz relacije Henrijete Levit odmah znate kolika je njena stvarna snaga zračenja. Poređenjem te stvarne snage sa prividnim sjajem kojim zvezda svetli na našem nebu (jer sjaj opada sa kvadratom udaljenosti), možete izračunati procenu udaljenosti do te zvezde i jata u kome se nalazi!

Ovo moćno oružje iskoristio je mladi i ambiciozni američki astronom Edvin Habl. Nakon završetka Prvog svetskog rata i doktorata na Čikaškom univerzitetu, Habl se zaposlio na opservatoriji Maunt Vilson u Kaliforniji, gde je upravo bio pušten u rad tada najveći teleskop na svetu – 100-inčni (2,5 metara) Hookerov reflektor.

U noći 5. oktobra 1923. godine, usmerivši džinovski Hookerov teleskop ka spiralnoj maglini Andromeda (M31), Habl je napravio fotografsku ploču označenu sa H335H. Upoređujući je sa ranijim snimcima, uočio je zvezdu za koju je prvo pomislio da je nova. Međutim, dalja merenja su pokazala da ona periodično menja sjaj. Habl je shvatio da gleda u Kefeidu! Prekrstio je oznaku N (Nova) i crvenim mastilom uzviknuo na ploči: „VAR!“ (Variable!).

Prateći više Kefeida u Andromedi i koristeći relaciju Henrijete Levit, Habl je do kraja 1924. procenio da se Andromeda nalazi na neverovatnoj udaljenosti od skoro 900.000 svetlosnih godina (savremena preciznija merenja pokazuju oko 2,5 miliona svetlosnih godina)! To je bilo višestruko veće od prečnika celog Mlečnog puta (koji iznosi oko 100.000 svetlosnih godina). Time je postepeno rešena „velika debata“: spiralne magline nisu bili oblaci gasa unutar naše galaksije, već samostalni, ogromni zvezdani sistemi – druge galaksije!

Međutim, Hablovo najveće otkriće tek je sledilo. Oslanjajući se i na rad saradnika, među kojima je bio Milton Hjumason, Habl je upoređivao procene udaljenosti do galaksija i upoređuje ih sa njihovim spektralnim osobinama. Još ranije, između 1912. i 1917. godine, astronom Vesto Slajfer sa Opservatorije Louel primetio je da spektri većine spiralnih maglina pokazuju izrazit crveni pomak – njihove apsorpcione linije bile su pomerene ka dužim, crvenim talasnim dužinama elektromagnetnog spektra.

Koristeći Doplerov efekat (gde se talasna dužina svetlosti rasteže ako se izvor udaljava od posmatrača), Slajfer je na osnovu pomaka procenio velike radijalne brzine brojnih spiralnih maglina. Kada je Habl 1929. godine na dijagramu ukrstio podatke o udaljenostima galaksija sa njihovim brzinama udaljavanja, izronila je fantastična, linearna zakonitost: brzina udaljavanja galaksije direktno je proporcionalna njenoj udaljenosti od nas! Ova zakonitost, danas poznata kao Hablov zakon (v = H₀ · d, gde je H₀ Hablova konstanta), postala je važan posmatrački dokaz za širenje prostora, koje su teorijski opisivali i Aleksandar Fridman i Žorž Lematr!

3. Kosmičko jaje i Veliki prasak: Lematr, Hojl i Gamov

Spoznaja da se Svemir širi imala je nemilosrdnu logičku posledicu. Ako danas gledamo galaksije kako se udaljavaju jedna od druge, i ako u mislima premotamo kosmičku traku unazad kroz vreme – pre milion, milijardu ili deset milijardi godina – galaksije su morale biti sve bliže i bliže jedna drugoj. Gde nas to vodi ako odemo do samog početka? Da li je Svemir imao svoj trenutak nastanka?

Jedan od pionira ovog zaključka bio je belgijski teolog, matematičar i astrofizičar Žorž Lematr. Godine 1927. Lematr je, posle ranijeg rada Aleksandra Fridmana, izveo teorijsko rešenje Ajnštajnovih jednačina opšte relativnosti koje je predviđalo širenje Svemira, ali je njegov rad, objavljen na francuskom u malo poznatom briselskom časopisu, u početku ostao neprimećen. Godine 1931, Lematr je korak dalje izložio svoju smelu hipotezu o „Pramaterijalnom atomu“ (Atome Primitif) ili „Kosmičkom jajetu“.

Lematr je predložio da je čitava masa i energija Svemira u samom početku bila zgusnuta u jednu jedinu, nepojamno gustu i vruću tačku. Njegova istorijska hipoteza nije isto što i današnji model vrućeg ranog svemira; služi kao važan korak u razvoju ideje da svemir ima fizičku istoriju. Ajnštajn je u početku bio veoma skeptičan prema Lematrovoj ideji, jer je i sam 1917. godine ubacio takozvanu „Kosmološku konstantu“ (Λ) u svoje jednačine kako bi veštački održao Svemir statičnim i večnim. Kada su ga Hablova merenja uverila u suprotno, Ajnštajn je kasnije prihvatio širenje svemira i javno pohvalio Lematrov rad. Često citirana priča da je kosmološku konstantu nazvao „najvećom zabludom“ nije pouzdano dokumentovana njegovim sopstvenim zapisom.

Ipak, ideja o Svemiru koji je imao svoj početak u vremenu naišla je na žestok otpor kod značajnog dela naučne zajednice koja je preferirala večni i nepromenljivi kosmos. Predvodnik opozicije bio je čuveni britanski astrofizičar Ser Fred Hojl, koji je 1948. godine sa kolegama Tomasom Goldom i Hermanom Bondijem formulisao „Teoriju stacionarnog stanja“ (Steady State Theory).

Prema Hojlovoj teoriji, Svemir se jeste širio, ali se nije menjao u vremenu: kako se postojeće galaksije udaljavaju, u praznom prostoru se neprestano i spontano stvara nova materija (brzinom od svega nekoliko atoma vodonika po kubnom kilometru godišnje), obrazujući nove galaksije i održavajući prosečnu gustinu Svemira uvek konstantnom. U jednoj BBC radio-emisiji 1949. godine Hojl je upotrebio izraz „Big Bang“, odnosno „Veliki prasak“. Često se kaže da je naziv smislio podrugljivo, ali njegova namera nije sigurno utvrđena; izraz se održao iako nije reč o eksploziji u već postojećem prostoru.

U međuvremenu, pravu fizikalnu dubinu modelu Velikog praska dao je briljantni rusko-američki teorijski fizičar Džordž Gamov, zajedno sa svojim mladim saradnicima Ralfom Alferom i Robertom Hermanom. Gamov je shvatio da rani Svemir nije bio samo gust, već i nepojamno vruć – prava kosmička peć sa temperaturama od milijardi kelvina.

U radu objavljenom 1948. godine (čuveni Alfer-Bethe-Gamow rad), izračunali su da su se u prvim minutima nakon Velikog praska, tokom takozvane Primordijalne nukleosinteze, slobodni protoni i neutroni spajali i stvorili lakše hemijske elemente: približno 75% vodonika i 25% helijuma po masi, uz sasvim male količine litijuma. Svi teži elementi (ugljenik, kiseonik, gvožđe) nastali su tek mnogo kasnije u unutrašnjosti zvezda i eksplozijama supernovih – što je proces u čijem je objašnjenju ironično učestvovao i sam Fred Hojl!

Još važnije, Alfer i Herman su 1948. godine napravili epohalno predviđanje: ako je rani Svemir bio ispunjen zaslepljujuće vrućim zračenjem, to zračenje nije moglo nestati! Kako se Svemir rastezao i širio tokom milijardi godina, talasna dužina tog prvobitnog svetlosnog bljeska morala se rastegnuti u domen mikrotalasa, a njegova temperatura ohladiti na svega 3 do 5 Kelvina iznad apsolutne nule. Gamov i njegovi saradnici predvideli su postojanje Kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja (CMB) – ali 1940-ih godina eksperimentalna tehnologija još nije bila dovoljno zrela da to zračenje uoči.

4. Milankovićevi ciklusi: Nebeska mehanika i tajna ledenih doba

Dok su se vodeći svetski umovi borili oko kosmoloških modela nastanka i širenja Vasione, u Beogradu je jedan srpski naučnik svetskog ranga rešavao zagonetku koja je mučila geologe, astronome i klimatologe više od stotinu godina: šta to uzrokuje dramatične i periodične pojave ledenih doba na Zemlji?

Milutin Milanković (1879–1958), profesor primenjene matematike na Beogradskom univerzitetu i akademik Srpske kraljevske akademije, započeo je 1912. godine svoj monumentalni naučni poduhvat – stvaranje egzaktne matematičke teorije klime.

Milanković je shvatio da ključ za razumevanje dugotrajnih klimatskih promena na našoj planeti ne može se objasniti samo lokalnim zemaljskim procesima, već zavisi i od promene geometrijskog položaja Zemlje u odnosu na Sunce. Oslanjajući se na Njutnove zakone nebeske mehanike, Milanković je izračunao da se orbitalni parametri Zemlje menjaju tokom stotina hiljada godina pod gravitacionim uticajem ostalih planeta našeg sistema (pre svih Jupitera i Saturna).

Milanković je pedantno izračunao tri ključna periodična kretanja, koja se danas u celom svetu nazivaju Milankovićevim ciklusima:

Ekscentričnost orbite (ciklus od oko 100.000 godina): Zemljina putanja oko Sunca neznatno menja svoj oblik, varirajući od skoro savršenog kruga do blago izdužene elipse. Kada je orbita eliptična, razlika u količini Sunčeve energije koju Zemlja prima u perihelu i afelu je znatno veća.

2. Nagib rotacione ose (ciklus od oko 41.000 godina): Nagib Zemljine ose u odnosu na ravan orbite nije fiksan, već varira između 22,1° i 24,5° (trenutno iznosi oko 23,4°). Veći nagib donosi ekstremnije sezonske razlike (toplija leta i oštrije zime), dok manji nagib ublažava godišnja doba.

3. Precesija ekvinocija (ciklusi od 19.000 i 23.000 godina): Zemljina rotaciona osa pravi krug u prostoru poput čigre, menjajući smer u kome su polovi okrenuti ka zvezdama i odredjujući da li se perihel poklapa sa letom ili zimom na određenoj hemisferi.

Najveći i najdublji Milankovićev uvid bio je sledeći: za nastanak ledenog doba nisu presudne ekstremno hladne zime, već blaga i hladna leta na severnoj hemisferi! Kada su leta na severnim geografskim širinama (iznad 65° N) dovoljno sveža, sneg i led koji padnu tokom zime ne uspeju da se potpuno otope tokom letnjih meseci. Gomilajući se iz godine u godinu, beli led deluje kao džinovsko ogledalo koje reflektuje Sunčevu svetlost natrag u svemir (albedo efekat), pokrećući spiralu globalnog hlađenja i širenje ogromnih kontinentalnih ledenih ploča.

U predvečerje Drugog svetskog rata, 1941. godine, Srpska kraljevska akademija objavila je Milankovićevo kapitalno delo na nemačkom jeziku: „Kanon der Bestrahlung der Erde und seine Anwendung auf das Eiszeitenproblem“ (Kanon osunčavanja Zemlje i njegova primena na problem ledenih doba). Iako je u početku primljena sa izvesnim skeptizmom, Milankovićeva teorija doživela je svoju snažnu empirijsku podršku 1976. godine. U čuvenom radu „Pacemaker of the Ice Ages“ objavljenom u časopisu Science, analiza dubokomorskih sedimenata pokazala je da su se ledena doba u poslednjih milion godina javljala pokazala snažnu vezu sa orbitalnim ciklusima približno tih perioda, dajući značajnu podršku Milankovićevoj teoriji!

5. Otvaranje radio-prozora: Karl Janski, Grote Reber i nevidljivo nebo

Tokom više hiljada godina, čitavo ljudsko spoznanje o Vasioni počivalo je isključivo na onome što ljudsko oko može videti direktno ili kroz optičke teleskope – na uskom traku vidljive svetlosti. Međutim, vidljiva svetlost čini samo jedan minijaturni deo elektromagnetnog spektra. Svemir je ispunjen zračenjem svih talasnih dužina: od opasnih gama-zraka i rendgena, preko ultraljubičastih i infracrvenih talasa, pa sve do dugih radio-talasa.

Otvaranje potpuno novog, radio-prozora u kosmos odigralo se sasvim neočekivano i slučajno početkom tridesetih godina 20. veka. Mladi američki fizičar i inženjer Karl Janski, zaposlen u čuvenim Bell Telephone Laboratories u Holmdelu (Nju Džersi), dobio je 1931. godine zadatak da istraži izvore šuma i smetnji koji su ometali prve prekookeanske radio-telefonske veze na talasnoj dužini od 14,6 metara (20,5 MHz).

Janski je konstruisao impozantnu rotirajuću antenu, dugačku 30 metara i visoku 4 metra, montiranu na točkove stare Fordove šasije, koja je dobila nadimak „Janskijeva vrteška“. Nakon meseci pedantnog beleženja signala na papirnim trakama, Janski je klasifikovao tri vrste šuma: bliske grmljavinske oluje, daleke oluje i treći, neprekidni, slabi fijučući šum nepoznatog porekla. Uočio je ključan detalj: taj nepoznati signal dostiže svoj maksimum svakog dana, ali ne na svakih 24 sata, već na svakih 23 sata i 56 minuta! A 23 sata i 56 minuta je tačna dužina zvezdanog (sideričkog) dana – približno vreme jedne rotacije Zemlje u odnosu na daleke zvezde! Janski je iz ovoga 1933. godine izveo istorijski zaključak: radio-signal ne dolazi sa Sunca niti iz Zemljine atmosfere, već iz tačke u sazvežđu Strelca – iz samog centra naše galaksije Mlečni put!

Iznenađujuće, astronomska zajednica tridesetih godina u početku nije pokazala veliko zanimanje za Janskijevo epohalno otkriće, smatrajući ga tehničkom nebitnošću. Među prvima koji su shvatili značaj proboja bio je mladi pasionirani radio-amater i inženjer iz Ilinoisa – Grote Reber.

Pošto zvanične opservatorije nisu htele da investiraju u radio-opremu, Reber je odlučio da sve uradi sam. U dvorištu majčine kuće u gradu Vitonu, Reber je 1937. godine o svom ličnom trošku sagradio prvi namenski parabolični radio-teleskop na svetu – drvenu i limenu paraboličnu antenu prečnika 9 metara sa visokofrekventnim prijemnikom u žiži. Svojim aparatom Reber je tokom noći skenirao nebo i uspeo da izradi prve prave radio-karte Mlečnog puta, beležeći snažno radio-zračenje iz pravca Mlečnog puta i drugih delova neba. Reberov rad je u potpunosti dokazao da je radio-astronomija moćna nova grana nauke.

6. Posleratni bum: Džodrel Bank, Maunt Palomar i trka divovskih teleskopa

Izbijanje Drugog svetskog rata poremetilo je mnoga astronomska istraživanja, ali je donelo eksplozivan razvoj radarske i mikrotalasne elektronike. Kada je rat okončan 1945. godine, čitava generacija mladih fizičara i inženjera vratila se sa vojnih zadataka sa bogatim znanjem o radarskim prijemnicima i ogromnim količinama rashodovane vojne opreme.

U Velikoj Britaniji, pod vođstvom Bernarda Lavela, stvorena je opservatorija Džodrel Bank (Jodrell Bank) u blizini Mančestera. Godine 1957. tamo je dovršena izgradnja tada najvećeg pokretnog radio-teleskopa na svetu – Lavelovog teleskopa prečnika 76 metara. Teleskop je bio toliko osetljiv i moćan da je u oktobru 1957. radarski pratio raketni nosač koji je poneo sovjetski Sputnjik 1 u orbitu; sam satelit, opremljen predajnikom, mogao se pratiti i drugim prijemnicima.

Istovremeno, u Australiji je izgrađen čuveni radio-teleskop Parkes sa tanjirom prečnika 64 metra. Smešten u ruralnom delu Novog Južnog Velsa, Parkes je postao vodeća radio-opservatorija Južne hemisfere i odigrao neprocenjivu ulogu u prijemu signala i prenosu prvih televizijskih snimaka sa Meseca tokom misije Apolo 11 u julu 1969. godine.

U Nemačkoj je izgrađen impresivni radio-teleskop Efelsberg sa prečnikom antene od čak 100 metara, koji je svečano otvoren 1971. godine, a za redovna posmatranja potpuno osposobljen 1972. godine u blizini Bona i decenijama važio za najveći potpuno pokretni radio-teleskop na svetu.

Paralelno sa bumom radio-astronomije, optička astronomija doživela je svoj istorijski vrhunac izgradnjom opservatorije Maunt Palomar u Kaliforniji. Inicijator ovog projekta, Džordž Elerij Hejl, izmaštao je teleskop sa monolitnim staklenim ogledalom prečnika od čak 200 inča (5,08 metara). Livenje ovog staklenog diska od Pyrex stakla u radionici Corning u Njujorku i njegovo poliranje trajalo je duže od decenije.

Kada je 1948. godine Haleov teleskop svečano posvećen na Maunt Palomaru; redovan naučni rad počeo je 1949. godine, ta čelična konstrukcija teška 500 tona postala je posmatrački prozor bez premca. Haleov teleskop je omogućio astronomima da prodiru milijardama svetlosnih godina duboko u Vasionu i poslužio je kao ključni most za povezivanje optičkih i radio otkrića.

7. Otkriće energičnog Svemira: Kvazari, pulsari i kosmičko pozadinsko zračenje

Ukrštanje optičkih i radio-posmatranja šezdesetih godina 20. veka potpuno je raspršilo iluziju o Svemiru kao mirnom, idiličnom okruženju. Iz tame kosmosa izronili su objekti nezamislive energije i gustine.

Prva velika senzacija bila su otkrića kvazara (skraćeno od kvazistelarni radio-izvori). Godine 1963, holandsko-američki astronom Merten Šmit koji je radio na Maunt Palomaru i Kaltehu proučavao je optički objekat koji se poklapao sa snažnim radio-izvorom nazvanim 3C 273. Na optičkim fotografijama objekat je izgledao kao obična bleda zvezda, ali je njegov spektar sadržao neobične emisione linije koje niko nije uspevao da prepozna. Šmit je doživeo trenutak prosvetljenja: linije u spektru bile su obične linije vodonika, ali pomerene ka crvenom delu spektra za zapanjujućih 15,8%!

Ovo je značilo da se 3C 273 nalazi na ogromnoj udaljenosti od preko 2 milijarde svetlosnih godina od Zemlje! Da bi objekat na tolikoj udaljenosti bio vidljiv u optičkim teleskopima, morao je zračiti izuzetno snažno iz relativno malog središnjeg regiona galaksije! Danas znamo da su kvazari zapravo aktivna jezgra mladih galaksija u kojima supermasivne crne rupe proždiru okolni gas i prašinu, oslobađajući kolosalnu energiju.

Druga velika naučna bomba odjeknula je tokom 1967. godine na radio-opservatoriji u Kembridžu. Mlada studentkinja poslijediplomskih studija Džoselin Bel (danas Džoselin Bel Barnel), pregledajući stotine metara papirnih traka sa novog radio-teleskopa koji je sagradila sa mentorom Entonijem Hjuišom, uočila je čudnu „mrlju“.

Detaljna analiza pokazala je da signal predstavlja niz neverovatno brzih, pravilnih radio-impulsa koji se ponavljaju svakih 1,337 sekundi! Signal je bio toliko precizan da su ga istraživači u šali nazvali LGM-1 (Little Green Men 1 – Mali zeleni ljudi 1), pitajući se da li je reč o vanzemaljskoj poruci. Ubrzo su otkriveni i drugi slični izvori, čime je potvrđeno postojanje novog nebeskog tela – pulsara! Pulsari su rotirajuće neutronske zvezde – ultra-gusti ostaci eksplozije supernovih u kojima je masa Sunca sabijena u sferu prečnika svega 20 km, a čiji magnetski snopovi zračenja premetaju nebo poput kosmičkog svetionika.

Konačni, neoborivi dokaz u prilog Teorije Velikog praska i potpuni slom Teorije stacionarnog stanja dogodio se sasvim slučajno 1964. godine u Holmdelu (Nju Džersi).

Dvojica mladih fizičara iz Bell Laboratories, Arno Penzijas i Robert Vilson, pripremali su veliku i osetljivu Horn antenu za satelitsku komunikaciju i radio-astronomiju. Registrovali su stalni, dosadni pozadinski šum na talasnoj dužini od 7,35 cm, koji je dolazio podjednako iz svih pravaca na nebu, ne menjajući se ni danju ni noću. Sumnjajući na smetnje ili golubiji izmet unutar antene, temeljno su očistili instrument i izbacili golubove, ali je šum i dalje ostao prisutan.

Istovremeno, na obližnjem Univerzitetu Prinston, tim predvođen Robertom Dikijem i Džimom Piblsom teorijski je pripremao eksperiment za traženje upravo takvog mikrotalasnog zračenja koje je preostalo iz doba Velikog praska! Prema često prepričavanoj anegdoti, Diki je po saznanju o njihovom rezultatu saradnicima rekao: „Momci, pretekli su nas!“ Penzijas i Vilson su detektovali Kosmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje (CMB) – najstariju svetlost u Svemiru nastalu oko 380.000 godina nakon Velikog praska, ohlađenu rastezanjem prostora na temperaturu od 2,7 Kelvina! Za ovo otkriće dobili su Nobelovu nagradu 1978.

Još preciznije testove ove kosmološke slike doneo je NASA satelit COBE lansiran 1989. godine. Merenja sa COBE satelita pokazala su da spektar CMB-a ima oblik najsavršenijeg zračenja crnog tela ikada zabeleženog u istoriji fizike, a 1992. i sitne temperaturne fluktuacije (anizotropije) reda veličine 1 prema 100.000 – klicama iz kojih su nastale sve današnje galaksije i zvezde!

8. Južnoslovenski ugao: Vojislav Mišković i stasavanje beogradske astronomske škole

U dramatičnom i burnom periodu između dva svetska rata, astronomska nauka na našim prostorima doživela je svoju potpunu institucionalnu, prostornu i naučnu konsolidaciju. Nakon katastrofalnih razaranja u Prvom svetskom ratu, stara beogradska opservatorija pretrpela je ratna oštećenja, pa je obnova i izgradnja novog modernog naučnog centra bila zadatak od najvećeg nacionalnog značaja. Čovek koji je izneo ovaj džinovski teret bio je akademik Vojislav V. Mišković (1892–1976).

Mišković je prošao vrhunsku francusku astronomsku školu: doktorirao je na Univerzitetu u Monpeljeu i radio na opservatoriji u Nici, gde je stekao ogromno iskustvo u posmatračkoj astronomiji i matematičkoj obradi podataka. Nakon povratka u domovinu, Mišković je 1925. godine postavljen za upravnika Astronomske opservatorije Univerziteta u Beogradu i odmah započeo planiranje novog kompleksa.

Mišković je izabrao idealnu lokaciju van tadašnjeg gradskog jezgra – uzvišenje Veliki Vračar (koje je upravo po opservatoriji ubrzo dobilo naziv Zvezdara!). Novi kompleks opservatorije sagrađen je između 1929. i 1932. godine prema projektu češkog arhitekte Jana Dubovija u stilu moderne. Na ime ratne odštete od Nemačke, opservatorija je opremljena važnim posmatračkim instrumentima čuvene fabrike Carl Zeiss iz Jene, među kojima se isticao Veliki refraktor sa objektivom prečnika 65 cm i žižnom daljinom od 10 metara – koji je i danas jedan od najvećih vizuelnih refraktora u ovom delu Evrope!

Pod Miškovićevim rukovodstvom, Beogradska opservatorija izrasla je u međunarodno priznat centar za posmatranje malih planeta (asteroida) i merenje rotacije Zemlje. Naši astronomi, među kojima su se posebno istakli Milorad B. Protić i Pero Đurković, doprineli su otkrivanju i imenovanju brojnih asteroida, sa imenima posvećena našoj domovini i velikanima nauke – poput asteroida 1550 Tito, 1554 Yugoslavia, 1605 Milankovitch, 1700 Zvezdara, 2244 Tesla i mnogih drugih.

Takođe, Vojislav Mišković i Milutin Milanković su kroz angažman u Srpskoj kraljevskoj akademiji i saradnju sa Međunarodnom astronomskom unijom (IAU) osigurali da beogradska astronomska škola ostane ravnopravni član svetske naučne zajednice tokom najuzbudljivijih decenija 20. veka.