Évtizedeken át a világ legnagyobb (rádió)távcsöve volt, pótolhatatlan megfigyeléseket végzett a Naprendszer kis égitestjeiről és a távoli Univerzum óriásgalaxisairól egyaránt, tudományos és kulturális ikonná vált – most azonban története véget ért. A rövid időn belüli második tartókábel-szakadást követően az Arecibo Observatory 305 méteres rádióteleszkópja összeomlott. Mit adott a tudománynak Arecibo, és mit veszítünk vele a közeljövőben?
Itt még épségben… (Forrás: NAIC)
A bevezetőben elhangzott kérdésre választ adva: nos, felsorolni is nehéz lenne. Gyakorlatilag minden asztrofizikai objektum, ami kisebb energiájú elektromágneses fotonokat bocsájt ki, volt már arecibói megfigyelések tárgya. 1968-ban innen fedezték fel a Rák-pulzárt, az első bizonyítékot szolgáltatva ezzel a neutroncsillagok létezésére. Hat évvel később a kevésbé fantáziadús nevű PSR B1913+16 kettős pulzár tanulmányozása révén Hulse és Taylor arra a következtetésre jutott, hogy a két neutroncsillag közeledik egymáshoz, miközben szükségszerűen energiát sugároznak ki gravitációs hullámok formájában – ez 1993-ban Nobel-díjat is ért a két kutatónak. A pulzárokon túl az arecibói rádiótávcső elsősorban molekulafelhők spketroszkópiai vizsgálatát végezte, valamint távoli galaxis(halmaz)ok morfológiáját térképezte fel, különös tekintettel azok hidrogéneloszlására. Arecibo azonban nem csak távolra “lőtt”: erős rádióadója révén naprendszerbeli objektumok (bolygók, aszteroidák, üstökösök) felszínét is képes volt feltérképezni.
…itt pedig már romokban. A 900 tonnás platform már a rádiótányér szélén pihen. (Forrás: Ricardo Arduengo/AFP via Getty Images)
Valószínűleg mindenki tisztában van a teleszkópvásárlás ökölszabályával: a nagyobb távcső jobb távcső (egyben pedig sokkal drágább is). Nincs ez másként a rádiótartományban, vagyis a nagy hullámhosszú (avagy alacsony frekvenciájú) elektromágneses sugárzás esetében sem. Ám míg a látható fény esetében elképesztően precízen csiszolt optikai elemekre van szükség a csillagászati megfigyelésekhez, addig a rádiótartományban jóval lazábban lehet megalkotni a “fénygyűjtő” felületet. Így lehetséges, hogy míg a világ legnagyobb optikai teleszkópjai mindössze 10 méteresek (bár az épülő Extreme Large Telescope már karcolni fogja a 40 métert), addig a világon több rádióantenna tányérja is meghaladja az 50 méteres átmérőt. A Puerto Rico szigetén található Arecibo közelében felépült teleszkóp esetében egy karszthegység medencéjét “bélelték ki”, kezdetben bő egy cm vastag horganyzott dróthálóval – a lazán szőtt fém elégséges volt az 500 MHz-nél kisebb frekvenciájú (avagy 60 cm-nél hosszabb) hullámok összegyűjtésére.
Az Arecibo Observatory a Google Maps-en. A felhasználók 4,7 csillagra értékelték, ami gondolom nem rossz egy rádiótávcsőtől… (Forrás: Google)
Az ’50-es években még az interkontinentális rakéták elleni védekezés jegyében kezdődött meg a felső légkör (egészen konkrétan az ionoszféra) radaros megfigyelésének kutatása, az évtized végére pedig meg is született az Arecibo Obszervatórium terve. A pontos koncepció sokat változott az utolsó években, eredetileg például még a rádiótányér közepén magasodó, 130 méteres torony tetején helyezték volna el a rádióvevő antennát, vagyis a voltaképpeni detektort. Ez az elrendezés egy ténylegesen fix látóirányt eredményezett volna, ami nyilvánvalóan nem kedvezett a változatos irányokba nézelődni kívánó csillagászati kutatásoknak. Végül a rádióvevő és ezzel együtt a radaros mérésekhez szükséges rádióadó egy felfüggesztett platformra került, amelynek révén a távcső látóiránya változtatható lett. Vagyis, bár a 305 méteres rádiótányér természetesen mozdulatlan volt, a platform beállításával a kutatók a viszonylag nagy égboltterületre láthatnak rá, kb. a zenittől (a teleszkóp feletti ponttól) negyven fok sugarú kúpon belüli irányokba.
Az ötszáz méteres FAST rádióteleszkóp vázlatos ábrázolása., amely sok szempontból hasonló Arecibóhoz. A rajz jól szemlélteti, hogy miként figyeli meg a fókuszplatform mozgatásával az amúgy fix rádiótányér a nem közvetlenül felette lévő égboltterületet. (Forrás: Xuechao Duan et al. 2016)
Az építkezés 1960-ban kezdődött és három éven keresztül tartott. A rádiótányér 1973-ban nyerte el végleges külsejét, amikor alumíniumlemezek váltották fel az eredeti dróthálót. Ezt követően 24 évet kellett várni az újabb nagyobb fejlesztésre. 1997-ben erősebb rádióadók, valamint a nagyobb látószöget biztosító másodlagos reflektor (egy ún. Gregorian dome, a fura gömböc az alábbi képen) kerültek felszerelésre. Érdekes módon az újabb ráncfelvarrásra megint csak 24 évet kellett volna várni, erre azonban már nem kerülhetett sor: az Arecibo Observatoryt fenntartó National Science Foundation (NSF) nem a felújításra, hanem a lebontásra adott utasítást.
Az ominózus fémplatform, itt még a magasban. (Forrás: Tim Draper / Getty Images).
A problémák nem mostanság kezdődtek, az NSF ugyanis már a ’90-es évek folyamán elkezdte megnyirbálni az Arecibo Observatory költségvetését. 2017-ben a Maria hurrikán rongálta meg először a rádiótányért, ekkor azonban még helyreállították a rádiótávcső működését. 2020-ban azonban már nem kellettek természeti csapások az újabb bajhoz. Előbb augusztus 10-én szakadt le a platformot tartó egyik kábel (mint kiderült, “kicsúszott” a foglalatából), amely a rádiótányérra zuhanva számos alumíniumlemezt rongált meg. Még zajlott a javítási munkálatok tervezése, amikor bekövetkezett az újabb baleset: egy másik acélkábel egész egyszerűen elszakadt. Mivel ez utóbbi ugyanahhoz a tartóoszlophoz csatlakozott, mint a korábbi balesetben érintett kábel, így gyaníthatóan az extra terhelés és anyagfáradás állhatott az eset hátterében. Bár az első hírek még arról szóltak, hogy az Arecibo Observatory egy gyors, de ideiglenes megoldással tervezi stabilizálni a plaformot, hogy aztán jövőre nekiállhassanak a tartószerkezet felújításának, az NSF közbeszólt: a rádiótávcső életveszélyes, ezért 2021-ben a teljes szerkezetet lebontják.
Az első hibás kábel és az általa okozott pusztítás. (Forrás: ArcTechnica)
A rádióteleszkóp azonban nem várta meg a lassú véget, és december 1-én reggel inkább látványosan összeomlott. Ahogy arra számítani lehetett, a többletterhelést kapó kábelek adták meg magukat, így a 900 tonnás fémplatform az épen maradt kábelek irányába zuhant rá a rádiótányér szélére. Ha eddig voltak is az NSF-fel szemben kritikus hangok, amelyek Arecibo megmentéséért küzdöttek, most végleg elcsöndesedtek: az egykor impresszív szerkezet már csak egy romhalmaz. Az Arecibo Observatoryt azonban nem zárják be. A fő műszeren kívül akad itt még egy 12 méteres rádiótávcső, amely egyben a Very Long Baseline Interferometer nemzetközi távcsőhálózat része is; egy légköri jelenségek megfigyelésére alkalmas LIDAR (a radar lézeres megfelelője); valamint egy látogatóközpont, amelynek fő attrakciója a 305 méteres rádiótányér… hűlt helye.
Az összeomlás pillanatai (a kábelek állapotát folyamatosan figyelő drónoknak köszönhetően) közvetlen közelről. A több kamera által rögzített teljes képanyag ebben a youtube-videóban tekinthető meg. (Forrás: Arecibo Observatory / NSF)
Adódik a kérdés… Miért nem védték meg a szerkezetet a környezeti hatásoktól? Nem lehetett volna a hibafaktort bekalkulálni és idejében lépni a felújítással?
A tányér háromszáz méteres átmérője és a platform több mint száz méteres magassága miatt nem volt lehetséges hagyományos távcsőkupolát építeni, így az Arecibói Rádióteleszkóp mindig is ki volt téve az időjárás viszonytagságainak. Ez így van a legtöbb rádiótávcsőnél is: eső, szél, kosz, madarak stb. meg se kottyannak ezen teleszkópok érzékenységének. Puerto Rico azonban ráadásként a Karibi-térségben található, amit rendszeresen látogatnak meg hurrikánok. Legutóbb a 2017-es Maria hurrikán tépázta meg a teleszkópot, amelyet azóta helyreállítottak, de a vihart túlélő elemek anyagfáradása nyilvánvalóan felgyorsult. Az augusztusi kábelszakadás után pedig felpörögtek az események, ahogy a megmaradt acélsodronyokra nagyobb terhelés hárult. Ekkor még gyors beavatkozással valószínűleg meg lehetett volna menteni a szerkezetet, azonban az Arecibo Observatory-nak nem volt önmagában forrása nagy léptékű felújításra, és a fenntartó NSF sem iparkodott a plusz forrásokkal. A második kábelszakadás után már egyértelmű volt a helyzet, ekkor azonban már túl késő volt.
Egyelőre még tervben sincs másik, hasonló méretű rádióteleszkóp építése, ami jelentős kiesést jelenthet a rádiócsillagászat számára. Habár méretét tekintve az arecibói rádióteleszkóp nem volt egyedülálló az 500 méter átmérőjű kínai FAST 2016-os megnyitása óta (és ehhez “csak” kilencezer helyi lakost kellett elpaterolni…), utóbbi teleszkóp egyelőre biztosan nem fog a nagy előd nyomába érni. Egyfelől a frekvenciatartománya csak 2 GHz-ig terjed Arecibo 10 GHz-vel szemben, így mérései “csak” a galaxisok hidrogéneloszlására és a pulzárok vizsgálatára fognak korlátozódni. Ráadásul hiába működik lassan négy esztendeje a FAST, egyelőre még mindig nem tisztázott, milyen feltételekkel használhatják majd nemzetközi (értsd, Kínán kívüli) kutatócsoportok a rádióteleszkópot – ez pedig jelentősen csökkenti a projekt tudományos hatását.
Az 500 méter átmérőjű kínai FAST radióteleszkóp. (Forrás: Liu Xu/Xinhua/Getty Images)
Ennél is nagyobb veszteség az arecibói radarrendszer kiesése, ami gyakorlatilag hagyományos méréseket jelent egy extra lépéssel: ahelyett, hogy asztrofizikai objektumok természetes rádiókibocsájtását figyelnék meg, az obszervatórium rádióadója szolgáltatja a jelet, amely visszaverődik a közeli (naprendszerbeli) célobjektum felszínéről, és észlelhetővé válik a rádióteleszkóp számára. A probléma, hogy nem létezik még csak megközelítőleg sem olyan erős radarrendszer, mint az arecibói, ezáltal pedig fontos megfigyelési információk fognak hiányozni a közeljövőben. Például az olyan földközeli aszteroidákról, amelyek potenciális veszélyt jelenthetnek bolygónkra a jövőben.
A 2003 SD220 földközeli aszteroida Arecibóból készült radarképei, amelyeken szépen nyomon követhető a 800 méter hosszú szikla imbolygó forgása. (Forrás: Arecibo Observatory/NASA/NSF)
Végezetül az arecibói rádiótávcső elvesztésével a modern tudomány az egyik jól ismert eszközét veszítette el. A dzsungellel borított dombok között megbúvó, jellegzetes rádiótányérnál valószínűleg csak a Hubble-űrtávcső számított ikonikusabb teleszkópnak. Tudománytörténeti jelentőségének egyik csúcsa az Arecibói Üzenet volt: 1974-ben innen indították az emberiség kódolt üzenetét a 25.000 fényév távolságban lévő M13 gömbhalmaz több tízezer csillaga felé – hátha egy civilizáció veszi az adást, és röpke 50000 éven belül választ kaphatunk tőlük (nem fogunk…). Szintén az esetleges földönkívüli élet utáni kutatását célozta meg a híres SETI projekt, amelynek elsődleges adatforrása szintén Arecibóból származott. Mindemellett Arecibo a popkultúrában is többször felbukkant, többek között az egyik leghíresebb sci-fi klasszikusban, az 1997-es Kapcsolat c. filmben. Nem sokkal korábban pedig maga James Bond robbantotta fel az egész obszervatóriumot az 1996-os Aranyszemben.
A binárisan kódolt Arecibói Rádióüzenet vizualizációja. Remélhetőleg az idegenek, akik veszik az adást, nem értenek félre semmit… (Forrás: Arecibo Observatory / NSF)
Nos, bár a robbanások elmaradtak, őfelsége titkosügynöke végül célt ért: Arecibo nincs többé. A felfedezései azonban elévülhetetlenek, és a korábbi mérések is még évekig szolgáltatnak tudományos muníciót a kutatók számára.
Aztán viszont kellene egy újabb Arecibo…
Ha tetszett a bejegyzés, látogass el a Csillagvizsgáló Facebook oldalára is, ahol napi rendszerességgel találhatsz csillagászati és űrkutatási híreket, látványos felvételeket és egyéb aktualitásokat – tudományról és science fiction-ről egyaránt.