Nedavno je Europsko istraživačko vijeće – koje financira samo uistinu iznimne, vrhunske projekte – našoj mladoj astrofizičarki Vernesi Smolčić (33) odobrilo 1,5 milijuna eura za njezin petogodišnji projekt proučavanja razvoja supermasivnih crnih rupa i stvaranja zvijezda u galaksijama kroz kozmičko vrijeme. Nakon diplome iz fizike na zagrebačkom PMF-u, Vernesa se deset godina školovala, usavršavala, istraživala na nekim od najboljih mjesta na svijetu za učenje o astrofizici, poput Instituta Max Planck, Princetona, Caltecha... U veljači ove godine vratila se na Fizički odsjek PMF-a, instituciju u kojoj želi izgraditi centar izvrsnosti u izvangalaktičkoj astrofizici ravan najboljim europskim institutima.
S docenticom Smolčić porazgovarali smo, naravno, o spomenutom projektu, ali i iskoristili priliku da s briljantnom znanstvenicom razgovaramo i o pitanjima koje s vremena na vrijeme “muče” sve nas: kako je i zašto nastao svemir, je li vječan ili i on ima “rok trajanja”, trebamo li se bojati crnih rupa, koja je konačna sudbina naše galaksije...
iQ: Naziv projekta za koji ste dobili sredstva Europskog istraživačkog vijeća je “Istraživanje rasta zvjezdane mase i mase supermasivnih crnih rupa u galaksijama kroz kozmičko vrijeme: utiranje puta za sljedeću generaciju pregleda neba”. Što su supermasivne crne rupe?
– Ono što znamo jest da je svemir pun galaksija, mi živimo u jednoj koja se zove Mliječni put. Galaksije, grubo rečeno, dolaze u dva tipa: spiralne poput naše te veće, masivnije eliptične galaksije. Ta dva tipa galaksije razlikuju se po raznim karakteristikama, dva su glavna parametra veličina/aktivnost crne rupe u središtu galaksije, a danas mislimo da skoro svaka galaksija ima supermasivnu crnu rupu u svom središtu. Dakle, veličina/aktivnost, odnosno trenutačni rast crne rupe jedan je parametar, a drugi je jako važan parametar koliko galaksije godišnje stvaraju novih zvijezda. Recimo, Mliječni put godišnje stvara samo nekoliko novih zvjezdanih masa, ali ima galaksija koje stvaraju tisuću novih zvjezdanih masa svake godine. Glavno pitanje je: kako su se te galaksije razvijale od velikog praska do danas.
iQ: Pretpostavljam da je u tom području akumulirano znanje već sada vrlo veliko pa me zanima što novoga u tom kontekstu vi možete ponuditi, koliki put možete popločati za buduće istraživače?
– Točno, u posljednjih nekoliko dekada puno se toga naučilo i trenutačno živimo u zlatnom dobu jednog tipa astronomije – astronomije pregleda neba – jer se trenutačno planiraju projekti u vrijednosti nekoliko milijardi eura koji će zaživjeti tek nakon 2016., odnosno 2020. godine. Najbolji radioteleskop na svijetu (“Jansky Very Large Array”) nalazi se u Novom Meksiku, a projektu koji ja vodim (zove se JVLA-COSMOS) odobreno je oko 400 sati opažanja baš na tom teleskopu. Poprilično sam ambiciozna kad je riječ o dosezima ovog projekta. Plan je napraviti istraživanja koja će se direktno vezati na neke nove projekte, koji su sada tek u fazi planiranja. Konkretno, jedno od pitanja je kako razdvojiti dva glavna tipa galaksija – spiralne i eliptične. Mi u COSMOS-u imamo jako puno podataka pa to možemo napraviti kvalitetno. Ali neki drugi projekti neće imati toliko. Jedan od zadataka koji ćemo riješiti jest da ćemo iz prikupljenih COSMOS-podataka izbaciti sve one koje sljedeći istraživači neba neće imati te pokušati optimizirati analizu tako da i s manjim brojem parametara dođemo do kvalitetnih rezultata. Budući projekti moći će koristiti tu metodu koju smo razvili i kalibrirali mi, zagrebački istraživači, i automatski će moći kvantificirati kvalitetu svojih rezultata.
iQ: U koje ćete područje neba usmjeriti teleskop?
– U COSMOS. Riječ je o dva kvadratna stupnja na nebu. To je područje veliko kao da devet punih Mjeseca stavite u jedan kvadrat. Kozmos ima jednu važnu karakteristiku, relativno je blizu nebeskog ekvatora što znači da ga svi teleskopi, i s južne i sa sjeverne polutke Zemlje, mogu promatrati. Očekujemo da ćemo u tom polju otkriti nekih desetak tisuća novih galaksija koje zrače u radiopodručju. Dakle, iz te slike u radiovalnom području i broja galaksija koje ćemo otkriti moći ćemo odgovoriti na pitanje kako se galaksije razvijaju i postoji li, primjerice, neka nova vrsta galaksija koja je možda istraživačima promakla u prošlosti jer nam instrumenti nisu bili dovoljno osjetljivi.
iQ: S obzirom na to da svaka galaksija u sredini ima, ili se pretpostavlja da ima, crnu rupu, jesu li galaksije posljedica postojanja crnih rupa ili je postojanje galaksija prouzročilo njihov nastanak?
– Upravo je to jedna od tema kojom ćemo se baviti u našem istraživanju. Teorija upućuje na to da su na početku svemira – kada i kako još je nejasno – stvorene prve velike zvijezde. Vjerojatno zvijezde puno masivnije od zvijezda koje danas poznajemo, te da je smrt tih zvijezda povezana sa stvaranjem prvih masivnih crnih rupa. Svemir je u tom ranom trenutku bio jako buran i materija se doslovce rušila jedna u drugu. Dakle, razne nakupine tvari urušile su se u jednu cjelinu koja se nadalje razvila u galaksije kakve poznajemo danas. Misli se da je sve počelo s prvim ranim zvijezdama, nakupinama plina koji su onda gravitacijom spojeni u gravitacijski vezane ansamble što danas zovemo galaksijama.
iQ: Koliko smo onda daleko ili blizu od prve crne rupe?
– Oko 27 tisuća svjetlosnih godina. Dakle, vrlo daleko.
iQ: Koliko je postojanje crne rupe u našoj galaksiji opasno za nas?
– Nije opasno jer su Sunce i naš planetarni sustav toliko daleko od crne rupe da je Zemlja izvan “sfere utjecaja crne rupe”.
iQ: Koja je konačna sudbina naše Mliječne staze?
– Ovo nas pitanje vraća na spiralne i eliptične galaksije. Dakle, danas znamo iz opažanja i teoretskih istraživanja da se masivne eliptične galaksije često stvaraju u sudarima spiralnih galaksija. Andromeda je druga velika spiralna galaksija u našoj lokalnoj grupi i najbliža Mliječnom putu. Vjerojatno će se kroz oko četiri milijarde godina Mliječni put sudariti s Andromedom i stvoriti jednu galaksiju koja će nalikovati na eliptičnu galaksiju. Kako se galaksije sastoje od zvijezda, planeta, plina i prašine, intuitivno se pretpostavlja da će se same zvijezde unutar tih galaksija sudarati, ali neće. Jako je mala vjerojatnost da se dvije zvijezde sudare. Interakcija plina i prašine te promjene putanja zvijezda najviše utječu na pretvorbu u eliptičnu galaksiju.
iQ: Je li točno da će zbog sve bržeg širenja svemira u jako dalekoj budućnosti noćno nebo biti crna mrlja iznad obzora bez ijedne zvijezde?
– Zašto biste to očekivali?
iQ: Zbog sve manje gustoće svemira...
– Svemir se širi i gustoća se smanjuje, ali postoje gravitacijski vezani sustavi poput naše galaksije gdje se zapravo jedna galaksija približava drugoj.
iQ: Znači, nema opasnosti od nestanka zvjezdanog noćnog neba?
– U principu ne.
iQ: U što ste vi skloni vjerovati kad je riječ o konačnoj sudbini svemira? Što možemo očekivati?
– Možemo očekivati da će se vječno širiti.
iQ: Nema apokaliptičnih naznaka?
– Nema.
iQ: Ima li astrofizičar u Hrvatskoj dovoljno kvalitetne uvjete za rad?
– Ono što bih željela vidjeti za pet, šest, sedam godina jest da još više ojačaju hrvatski astrofizičari, u svim područjima astrofizike. Da idemo korak po korak do jednog Instituta Max Planck.
iQ: Kada počinjete s projektom i jeste li uopće potpisali ugovor?
– Potpis se očekuje u rujnu ili listopadu, a početak projekta početkom 2014. godine.
iQ: Jeste li oformili svoju grupu s kojom ćete raditi na projektu?
– U ovom trenutku imam jednog postdiplomskog studenta, dvije sam postdoktorske pozicije oglasila sa 1. rujna, imam otvorenu jednu postdiplomsku, a za godinu dana otvorit ću još jednu postdiplomsku i postdoktorsku poziciju.
iQ: S obzirom na opremu kojom raspolažete ovdje u Zagrebu, koliko posla možete obaviti odavde?
– Zapravo skoro sve.
iQ: Osim neposrednog promatranja neba?
– Da, naravno. Opažanja se rade drugdje, ali i to se može raditi “na daljinu”. Važno je imati jako dobra računala i odličnu internetsku vezu te razuman budžet za putovanja.
iQ: Koliko sam razumio, crna rupa doslovno siše okolnu materiju, “jede” susjedni dio svemira te postaje sve gušća. Koliku količinu materije crna rupa maksimalno može progutati, koliki je maksimalni kapacitet?
– Najmasivnije crne rupe koje poznajemo nalaze se u eliptičnim crvenim galaksijama – kakva će vjerojatno nastati i od sudara Mliječnog puta s Andromedom – i imaju masu od 10 na devetu solarnih masa. Znači, masu milijardu naših Sunaca.
iQ: “Izbljuje” li crna rupa poslije tu materiju koju usiše?
– Materiju koju usiše više ne izbaci. Naime, oko crne rupe postoji radijus, odnosno udaljenost unutar koje je materija nepovratna. Na većim udaljenostima, međutim, moguće je nastajanje vjetrova, između ostalog zbog magnetskih polja, kojima se može izbaciti materijal čak izvan galaksije. Taj je aspekt jedna od važnijih tema istraživanja jer se misli se da se to često događa. Drugim riječima, taj je proces nužan u analitičkim modelima da bi modeli mogli reproducirati opaženu količinu galaksija. No, da se vratim na početak pitanja: što dalje nakon 10 na devetu solarnih masa? Opažanja upućuju na to da su crne rupe svoju maksimalnu aktivnost doživjele oko 3 milijarde godina nakon velikog praska (odnosno, prije otprilike 10 milijardi godina). Središnje supermasivne crne rupe tada su u većini galaksija bile manje nego danas i aktivnost, znači količina materije koja je padala na crne rupe, bila je, globalno gledajući, puno veća nago što je danas. Potom su se galaksije razvile u ovo što viđamo danas. Danas su crne rupe od 10 na devetu zvjezdanih masa zapravo spavajuće. Dakle, postoje crne rupe, ali nisu aktivne u smislu da uvlače u sebe znatne količine materijala.
iQ: Znači to su stare i umorne crne rupe?
– Upravo tako.
iQ: Postoji li tendencija da postanu potpuno neaktivne?
– Vjerojatno će se dalje sudarati i rasti.
iQ: Rađaju se i neke nove crne rupe?
– Sa svakom eksplozijom jedne masivne zvijezde rodit će se nova crna rupa.
iQ: Nakon svih tih desetljeća istraživanja, znamo li mi zapravo puno o svemiru?
– Da, puno znamo. Također, puno toga još ne znamo.
iQ: Znamo li posve sigurno kako je svemir nastao, odnosno je li teorija velikog praska neupitna?
– To je standardna teorija već skoro sto godina i zasad nema naznaka da će biti poljuljana nekim novim otkrićem. Važećom teorijom smatra se ona koja se potvrđuje opažanjem. I vrijedi dok se ne pobije. Mislim da je to najbolji odgovor na vaše pitanje.
iQ: Treba li odgovor na pitanje što se događalo prije velikog praska tražiti u znanosti ili u filozofiji?
– Postoji granica koju znanost – metodama i instrumentima koje imamo – ne može prijeći.
iQ: Tu, dakle, prestaje znanost?
– Ne. Tu prestaje fizikalna znanost, ali ne i matematika. Jer tu ima puno prostora za matematičke modele, ali i za filozofiju i religiju.
iQ: Kako si vi objašnjavanje činjenicu da svemir uopće postoji, koji je smisao cijele te “predstave”?
– Ja sam agnostički znanstvenik. Odgovor na to pitanje ja vjerojatno nikad neću znati, ali u nekih stotinjak godina možda i dođemo do nekih većih saznanja.
iQ: Pretpostavljam da astrofizičari, baveći se svojim poslom, često “upadnu” u polje filozofije?
– Pa, naravno. Glavno je pitanje kako smo mi nastali, kako je nastalo sve što vidimo.
iQ: Svemir je, očito, u jednom trenutku nastao. Ima li ikakvih indicija da bi se u dalekoj budućnosti moglo dogoditi nešto što bismo mogli nazvati krajem, “smrti” svemira?
– Postoje razne teorije. Sudbina svemira ovisi o raspodjeli tvari/energije u svemiru te prati ekspanzije. Jedna mogućnost jest “zamrzavanje” svemira gdje ekspanzija dovodi svemir do sve niže temperature, druga je razdvajanje svakog oblika tvari u nevezane elementarne čestice.
>> Supermasivna crna rupa eruptirala prije 2 milijuna godina