10 tahun rencana baru untuk alam semesta

Para astronom AS pada hari Kamis meminta negara itu untuk berinvestasi dalam generasi baru teleskop bernilai miliaran dolar “sangat masif” yang akan lebih besar daripada teleskop mana pun sekarang di Bumi atau yang mengorbit di luar angkasa.

Investasi tersebut akan memerlukan penyelamatan dan konsolidasi upaya dua proyek yang bersaing, Teleskop Magellan Raksasa dan Teleskop Tiga Puluh Meter. Setelah selesai, teleskop ini, dilengkapi dengan cermin pengumpul utama 25 dan 30 meter, akan menjadi sekitar 100 kali lebih sensitif daripada teleskop mana pun yang saat ini beroperasi.

Mereka akan memungkinkan para astronom untuk mengintip jauh ke dalam inti galaksi jauh, di mana lubang hitam supermasif berkeliaran dan energi menghilang; Selidiki misteri seperti materi gelap dan energi gelap; Ilmu yang mempelajari planet-planet yang mengelilingi bintang-bintang selain matahari. Mungkin yang paling penting, mereka dapat menimbulkan pertanyaan baru tentang sifat alam semesta.

Tetapi para astronom berjuang selama bertahun-tahun untuk mengumpulkan cukup uang untuk mewujudkan impian mereka. Dalam proposal baru, National Science Foundation akan menyediakan $1,6 miliar untuk menyelesaikan kedua proyek dan kemudian membantu menjalankannya sebagai bagian dari program baru yang disebut Teleskop Sangat Besar Amerika Serikat.

Pada hari Kamis, para astronom juga mendesak NASA untuk memulai misi baru ke Observatorium Besar dan Program Kematangan Teknologi yang akan mengembangkan serangkaian pesawat ruang angkasa astrofisika selama 20 hingga 30 tahun ke depan. Yang pertama adalah teleskop optik yang lebih besar dari Teleskop Luar Angkasa Hubble dan mampu mendeteksi dan mempelajari planet mirip Bumi yang berpotensi layak huni di alam semesta terdekat. Hanya NASA yang dapat mewujudkannya, kata para astronom, sambil mencatat bahwa itu mungkin siap pada tahun 2040 dan akan menelan biaya $11 miliar.

Itu adalah dua rekomendasi terbesar dalam laporan setebal 614 halaman yang telah lama ditunggu-tunggu, Pathways to Discovery in Astronomy and Astrophysics for the Decade 2020, yang dirilis oleh National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine pada hari Kamis.

Setiap 10 tahun selama 70 tahun terakhir, Akademi telah mensponsori survei komunitas astronomi untuk memprioritaskan elemen mahal selama dekade berikutnya. Survei dekade, seperti diketahui, menarik bagi Kongres, NASA, National Science Foundation, dan Departemen Energi.

Upaya tahun ini — dipimpin oleh Fiona A. Harrison dari California Institute of Technology dan Robert C. Kennicott, Jr. dari University of Arizona dan Texas A&M University — memakan waktu tiga tahun dan melibatkan lusinan pertemuan dan diskusi di antara 13 subkelompok yang mencakup masing-masing subkelompok. . Cabang astronomi. Secara keseluruhan, 860 kertas putih diserahkan untuk survei, menjelaskan teleskop apa yang dapat dibangun, misi luar angkasa apa yang harus diluncurkan, eksperimen atau pengamatan apa yang harus dilakukan, dan isu-isu seperti keragaman yang harus ditangani oleh komunitas astronomi.

Dalam sebuah wawancara, Dr. Harrison mengatakan bahwa komite mereka mencoba untuk menyeimbangkan ambisi dengan jumlah waktu dan uang yang dibutuhkan proyek-proyek ini. Misalnya, banyak ide telah diajukan untuk pesawat ruang angkasa untuk mengeksplorasi planet. Beberapa sangat besar, beberapa sangat kecil; Beberapa mungkin membutuhkan waktu satu abad untuk diterapkan. Alih-alih memilih salah satu dari ini, kelompok tersebut meminta masyarakat dan NASA untuk kembali dengan ide untuk teleskop ruang angkasa berdiameter enam meter. (Cermin utama Hubble berdiameter 2,4 meter.)

“Teleskop enam meter tampaknya menjadi ambisi yang dapat dicapai,” kata Dr Harrison.

“Ini adalah upaya yang pada dasarnya ambisius,” tambahnya. Hanya NASA, hanya Amerika Serikat yang bisa melakukannya. Kami pikir kami bisa melakukannya.”

Matt Mountain, presiden Asosiasi Universitas untuk Penelitian Astronomi, atau AURA, yang mengoperasikan observatorium untuk National Science Foundation, menyebut laporan dekadal itu “sangat berani” dalam sebuah email. “Dan mereka tidak menghindar dari menyusun visi selama beberapa dekade, yang benar-benar diperlukan dan perlu dilakukan.”

Survei dekade memiliki rekam jejak yang sukses. Teleskop Luar Angkasa Hubble, diluncurkan pada tahun 1990 dan masih beroperasi, dan Teleskop Luar Angkasa James Webb — dirancang untuk melihat permulaan waktu dan dijadwalkan untuk diluncurkan bulan depan — keduanya mendapat manfaat dari peringkat tinggi dalam survei dekade sebelumnya.

Oleh karena itu, hasil setiap survei baru sangat ditunggu-tunggu oleh komunitas astronomi dan astrofisika. “Panel itu sangat rahasia,” kata Natalie Batalha, seorang profesor di University of California, Santa Cruz, yang memainkan peran utama dalam misi penemuan planet Kepler NASA, dalam sebuah email menjelang rilis laporan tersebut. “Sejujurnya saya belum mendengar apa-apa. Saya sedang menunggu pin dan jarum.”

Dalam laporannya pada hari Kamis, akademi tersebut menetapkan tiga tujuan ilmiah menyeluruh untuk dekade berikutnya: pencarian planet dan kehidupan yang layak huni. studi tentang lubang hitam dan bintang neutron yang bertanggung jawab atas peristiwa paling kejam di alam; Pertumbuhan dan evolusi galaksi.

“Dekade mendatang akan menempatkan umat manusia di jalan untuk menentukan apakah kita sendirian,” kata laporan itu. “Kehidupan di Bumi mungkin merupakan hasil dari proses umum, atau mungkin memerlukan serangkaian keadaan yang tidak biasa yang menjadikan kita satu-satunya makhluk hidup di bagian galaksi kita sendiri, atau bahkan di alam semesta. Kedua jawaban itu sangat mendalam.”

Gagasan program teleskop yang sangat besar sangat ambisius, karena melibatkan pencampuran dua proyek teleskop yang bersaing, Teleskop tiga puluh meter, direncanakan baik di atas Mauna Kea di Hawaii atau Kepulauan Canary di Spanyol, dan Teleskop Magellan Raksasa sedang berlangsung di Chili.

Kedua teleskop tersebut adalah produk impian dari kerjasama internasional yang luas dan dua dekade penggalangan dana dan perekrutan mitra. Teleskop mana pun akan berukuran tiga kali lebih besar dari apa pun yang ada di Bumi sekarang dan akan mampu membedakan bintang-bintang yang redup dan jauh di alam semesta seratus kali; Melalui kerja tim, mereka dapat menjawab pertanyaan mendalam tentang alam semesta. Tetapi tidak ada proyek yang mengumpulkan cukup uang – lebih dari $2 miliar diperlukan – untuk mencapai tujuannya.

Kegagalan untuk membangun teleskop ini akan menyerahkan kepemimpinan dalam astronomi terestrial ke Eropa, yang sedang membangun teleskop 39 meter – Teleskop Besar Luar Biasa Eropa, di Gurun Atacama Chili – yang diharapkan mulai beroperasi pada tahun 2027. Beberapa astronom telah membandingkan kasus Dibatalkan pada tahun 1993 proyek Superkonduktor Super Collider Amerika, yang menyerahkan masa depan fisika partikel kepada CERN dan Large Hadron Collider di Jenewa.

Jika Yayasan Sains Nasional Untuk berinvestasi dalam menyelesaikan dua teleskop, akan mendapatkan waktu pengamatan yang signifikan di atasnya, yang akan didistribusikan ke astronom Amerika.

“Dua teleskop, berada di belahan yang berlawanan dan dengan desain yang sangat berbeda, akan sangat cocok untuk interogasi pelengkap alam semesta,” kata Dr Harrison. “Membayangkan bahwa Amerika Serikat tidak akan bisa sampai ke sana adalah hal yang mustahil.”

Tantangan besar menanti. Tim Magellan Raksasa telah dimulai di Chili, tetapi kemajuan pada teleskop Tiga Puluh Meter telah menghambatnya Protes dan Pengepungan oleh Penduduk Asli Hawaii dan Kelompok Lain. Sebuah situs alternatif telah diidentifikasi di La Palma, Kepulauan Canary.

Para astronom berharap bintang-bintang akan selaras dengan visi mereka yang berani, mengingat fokus saat ini pada infrastruktur dan anggaran sains yang terus meningkat. Tetapi mereka dihantui oleh sejarah pembengkakan biaya, terutama dengan Teleskop Luar Angkasa James Webb, yang akhirnya akan diluncurkan pada bulan Desember setelah bertahun-tahun tertunda dan dengan harga akhir $ 10 miliar.

“Membayangkan semua JWST ini — seluruh program akan bergantung pada keberhasilannya,” kata Michael Turner, sekarang seorang ahli kosmologi di Kavli Foundation di Los Angeles dan ahli dalam survei dekade. “Jari terjalin.”