Geim­á­rið 2022: Gleggsta auga mann­kynsins opnaðist og jarð­varnir voru efldar

„Við erum gerð úr stjörnuefni. Við erum leið fyrir alheiminn til að þekkja sjálfan sig,“ voru fleyg orð Carls Sagan heitins, bandaríska reikistjörnufræðingsins, í sjónvarpsþáttunum „Cosmos“. James Webb-geimsjónaukinn verður nú mikilvægasta leiðin fyrir mannkynið til þess að þekkja alheiminn um ókomin ár. Spegill hans er meira sem sexfalt stærri að flatarmáli en forverans Hubble og sjónsvið hans er fimmtánfalt víðara.

Webb var þó fjarri því eini stóri viðburðurinn í geimnum á árinu því mannkynið fann sér einnig tíma til þess að taka fyrsta alvöru skrefið í að verja jörðina fyrir hættulegum smástirnum og undirbúa jarðveginn til að senda fyrstu mennina til tunglsins í meira en hálfa öld.

Geimferðir og geimtækni er nú í vaxandi mæli á hendi einkafyrirtækja. Sum þeirra senda nú heilu þyrpingar gervihnatta á braut um jörðu sem eiga meðal annars að bæta fjarskipti jarðarbúa. Deilt er um hvort að þær séu bölvun eða blessun.

Hér á eftir fer það helsta sem gerðist á sviði stjörnufræðirannsókna og geimferða á árinu sem er að líða og aðeins um það sem má vænta á því næsta.

Þolraun að bíða eftir að áfangastað væri náð

Þó að James Webb-geimsjónaukanum hafi verið skotið á loft á jóladag í fyrra var sjónaukinn stærsta fréttin í stjörnufræðiheiminum á þessu ári. Sjónaukinn er samstarfsverkefni bandarísku, evrópsku og kanadísku geimstofnananna.

Það tók sjónaukann tæpan mánuð að komast á áfangastað á svokölluðum Lagrange-punkti 2, um einni og hálfri milljón kílómetra utar í sólkerfinu, „á bak við“ jörðina frá sólinni séð. Lagrange-punktar eru staðir í geimnum þar sem þyngdarkraftur sólarinnar og jarðarinnar jafnast út og gera geimfarið eins og Webb kleift að halda sömu afstöðu gagnvart þeim báðum.

Ferðalagið var vísindamönnunum sem höfðu lagt áratugavinnu í Webb-sjónaukann mikil þolraun. Ef eitthvað færi úrskeiðis með sjónaukann, líkt og gerðist með Hubble, væru þeir algerlega bjargarlausir því engin leið væri að gera við hann svo fjarri jörðunni.

Þegar spegill Hubble-geimsjónaukans, sem var í rúmlega 500 kílómetra hæð yfir jörðu, reyndist gallaður var hægt að senda geimfara til viðgerða á bandarísku geimskutlunni sálugu. Lagrange-punkturinn er hins vegar fjórfalt fjær jörðinni en tunglið þegar það er sem fjærst okkur.

Sjá einnig: James Webb kominn á áfangastað

Allt gekk þó eins og smurt, jafnvel þó að örsmátt geimgrjót hefði valdið skemmdum á einum af speglum sjónaukans. Vísindamenn voru sannfærðir um að það kæmi lítið niður á myndgæðunum.

„Guð minn góður, hann er fullur af stjörnum“

Heimsbyggðin þurfti að bíða fram á norðurhvelssumarið eftir fyrstu myndinni frá Webb en hún var sannarlega biðarinnar virði.

„Guð minn góður, hann er fullur af stjörnum,“ voru síðustu orð geimfarans Davids Bowman þegar dularfulli einsteinungurinn opnaðist fyrir honum í vísindaskáldsögunni „2001: geimævintýrið“ eftir Arthur C. Clarke sem samnefnd kvikmynd var gerð eftir.

Urmull ljósa sem Webb sá þegar hann opnaði „auga“ sitt var þó ekki stjörnur heldur heilu vetrarbrautirnar í þúsundatali. Fyrsta myndin var af vetrarbrautaþyrpingu í um 4,6 milljarða ljósára fjarlægð frá jörðinni.

„Þetta er algjör bylting vegna þess að við sjáum alheiminn núna skýrari en áður í þessu tiltekna ljósi sem geimsjónaukinn sér og markar nýtt upphaf í stjarnvísindum. Þetta er sögulegur dagur,“ sagði Sævar Helgi Bragason, ritstjóri Stjörnufræðivefsins, við Vísi eftir að fyrsta mynd Webb var birt.

Flóðgáttirnar voru þá brostnar og strax daginn eftir birtust enn fleiri og glæsilegar myndir af vetrarbrautaþyrpingu, geimþoku og stjörnumyndunarsvæðinu Kjalarþokunni, einni stærstu og björtustu geimþokunni á næturhimni jarðar.

Endurgerðin enn betri en frumgerðin

Webb hefur aðeins verið starfandi í nokkra mánuði en hefur þegar unnið mikil vísindaafrek. Hann fann strax í sumar fyrstu skýru vísbendingarnar um koltvísýring í lofthjúpi fjarreikistjörnu og ljósefnafræðalega virkni sem er talin undirstaða þess að líf kviknaði á jörðinni. Eitt helsta markmið Webb-sjónaukans er að rannsaka og efnagreina lofthjúpa fjarlægra reikistjarna utan sólkerfisins í þeirri von að finna mögulega lífvænlega hnetti.

Sjónaukinn öflugi nýtist ekki aðeins til þess að rannsaka fjarlægustu fyrirbæri alheimsins heldur tók hann nokkrar af bestu myndum sem náðst hafa af hnöttum í sólkerfinu okkar sem náðst hafa í áratugi. Myndir hans af Neptúnusi, ystu reikistjörnunni í sólkerfinu, í september voru þannig þær bestu frá því að Voyager 2 flaug fram hjá árið 1989. Nýlegar myndir af Títani, stærsta tungli Satúnusar, gerðu reikistjörnufræðingum kleift að fylgjast með einstökum skýjum í lofthjúpnum.

Sjá einnig: Webb endurgerði frægustu mynd Hubble

Mesta athygli vakti þó endurgerð Webb á frægustu mynd Hubble-geimsjónaukans. Risavaxnir angar Arnarþokunnar svonefndu hafa verið nefndir „Stöplar sköpunarinnar“ þar sem þeir eru útungarstöðvar fyrir nýjar stjörnur.

Artemis 1 loks af stað eftir miklar tafir

Hvaða annað ár sem er hefði Artemis-áætlun bandarísku geimvísindastofnunarinnar NASA líklega verið stærsti viðburðurinn í geimheiminum. Eftir áralangar tafir og þrætur um hvort að NASA veðjaði á rangan hest með eldflaugarvali sínu hóf Artemis 1 sig loksins á loft og tók stefnuna á tunglið um miðjan nóvember.

Orion-geimferjan var ómönnuð en markaði engu að síður tímamót. Hún er fyrsta geimfarið sem er hannað til að flytja menn sem er sent til tunglsins frá því að að síðasta Apollo-leiðangrinum lauk fyrir fimmtíu árum. Space Launch System-eldflaugin sem NASA smíðaði fyrir áætlunina er jafnframt sú öflugasta í sögunni.

Aukaafurð tilraunaferðar Orion-geimferjunnar nú í vetur voru stórbrotnar myndir af yfirborði tunglsins og fjarlægri jörðinni sem birtar hafa verið á undanförnum vikum.

Markmið Artemis-áætlunarinnar er að koma mönnum aftur á tunglið og koma þar upp varanlegri bækistöð. Hana verði svo hægt að nýta sem stökkpall til að senda menn til Mars í fyllingu tímans.

Til stendur að Artemis 2-leiðangurinn verði farinn árið 2024 en þá yrðu menn sendir til að fljúga fram hjá tunglinu og til baka. Fyrsta lendingin á yfirborði tunglsins á að vera í Artemis 3 árið 2025. Miðað við þær tafir sem hafa orðið á áætluninni til þessa er ekki óvarlegt að ætla að þær tímasetningar eigi eftir að hliðrast.

Pílan hitti í mark

Vísindamenn og verkfræðingar NASA sem vilja forðast örlög risaeðlanna létu langþráðan draum sinn rætast og gerðu tilraun með að breyta stefnu smástirnis í september. DART-geimfarið skall á smástirninu Dímorfos á um 22.500 kílómetra hraða á klukkustund og hnikaði sporbraut þess í sólkerfinu lítillega til.

„Risaeðlurnar voru ekki með geimáætlun til að hjálpa þeim að vita hvað var í vændum en það erum við,“ sagði Katherine Calvin, aðalloftslagsráðgjafi NASA, um leiðangurinn.

Áreksturinn myndaði um tíu þúsund kílómetra langan hala af braki aftan úr Dímorfosi. Athuganir benda til þess að hann hafi stytt brautartíma Dímorfos um stærra smástirni sem nefnist Dídýmos um 32 mínútur. Það er margfalt meira en þær 73 sekúndur sem NASA setti sem lágmarksviðmið um hvað þyrfti til að tilraunin þætti hafa tekist.

Til mikils er að vinna með því að læra að breyta stefnu smástirna sem gætu ógnað jörðinni. Rannsókn sem sagt var frá í haust bendir til þess að hátt í tveggja kílómetra há flóðbylgja hafi myndast þegar loftsteinninn sem er talinn hafa grandað risaeðlunum fyrir um 66 milljónunum ára skall  á jörðinni.

Net gervitungla um jörðina þéttist

Stjörnufræðingar óttast nú að bætt fjarskipti á jörðu niðri verði dýru verði keyptar. Einkafyrirtæki eins og SpaceX fylla nú næturhimininn með svonefndum gervihnattaþyrpingum, hópum smárra gervihnatta, sem eru þegar byrjaðar að trufla athuganir með sjónaukum frá jörðu niðri. Rákir vegna Starlink-gervihnatta SpaceX sáust í fyrsta skipti yfir Íslandi í ágúst.

Enginn efast um að gervihnöttunum fylgi kostir. Starlink-þyrpingar SpaceX koma til dæmis netsambandi til afskekktra staða þar sem fjarskiptasamband hefur verið stopult eða ekki til staðar. Úkraínuher hefur reitt sig á netið til að skipuleggja varnir sínar gegn innrás Rússa á árinu.

Hins vegar skapa hnettirnir mikla erfiðleika fyrir vísindamenn sem rannsaka himingeiminn. Þeir hafa þurft að sníða dagskrá sjónauka í kringum ferðir gervihnattanna svo að þeir spilli ekki athugununum.

Sjá einnig: Umdeildur gervihnöttur orðinn eitt bjartasta fyrirbærið á næturhimninum

Stærri hnöttur, líklega sá fyrsti af fleiri en hundrað enn stærri slíkra, var sendur á braut um jörðu í september. Hann er búinn gríðarlega stóru loftneti sem endurvarpar svo miklu ljósi að hnötturinn varð samstundis eitt af allra björtustu fyrirbærunum á næturhimninum þar sem hann ferðast um. Hnettirnir eiga að virka sem fjarskiptamöstur fyrir farsíma.

Alþjóðastjörnufræðisambandið lýsti þungum áhyggjum af áhrifum BlueWalker 3-gervihnattarins og annarra gervitunglaþyrpinga í síðasta mánuði. Þær muni hinra verulega framþróun í skilningi mannkynsins á alheiminum.

Risasvartholið afhjúpað, kolefni á Mars og vatnaveröld á mynd

Menn gátu í fyrsta skipti litið risasvartholið í miðju Vetrarbrautarinnar augum á þessu ári, að minnsta kosti að því leyti sem hægt er að „líta“ á fyrirbæri sem hafa svo þrúgandi þyngdarkraft að ekki einu sinni ljós sleppur frá þeim.

Á mynd sem var tekin með Sjóndeildarsjónaukanum, neti útvarpssjónauka á stærð við jörðina, mátti sjá skugga svartholsins á glóandi efnisskífu sem umlykur það. Þetta var fyrsta beina vísbendingin um að ofurþétt og massamikið fyrirbærið í hjarta Vetrarbrautarinnar sé í raun risasvarthol. Talið er að slík sé að finna í miðju flestra vetrarbrauta í alheiminum. Aðeins þrjú ár eru frá því að svarthol var myndað í fyrsta skipti.

Þrátt fyrir að engin reikistjarna í sólkerfinu hafi verið rannsökuð jafn ítarlega og Mars hélt rauða reikistjarnan áfram að koma á óvart á árinu. NASA greindi frá því í janúar að könnunarjeppinn Curiosity hefði numið kolefnissamsætu sem myndast við líffræðileg ferli á jörðinni en getur einnig átt sér jarðfræðileg upptök.

Einnig kom í ljós að undir yfirborði reikistjörnunnar er líklegast að finna virkan möttulstrók sem veldur jarðhræringum. Fram að þessu hafa reikistjörnufræðingar talið Mars jarðfræðilega óvirkan hnött og að eldvirkni hafi fyrir löngu runnið sitt skeið þar.

Evrópa, eitt af Galíleótunglum Júpíters, er annar hnöttur sem vísindamenn gæla við að gæti hafa alið með sér líf á einhverjum tímapunkti. Bandaríska geimfarið Juno náði fyrstu myndunum af vatnaveröldinni í meira en tuttugu ár í haust. Þær eru jafnframt þær skörpustu. Íslenskur áhugamaður gæddi myndir af framhjáflugi Juno lífi í myndskeiði sem hann vann.

Tunglferðamenn og leiðangur til ístungla Júpíters á nýju ári

Geimferðamennska hefur rutt sér til rúms á allra síðustu misserum. Þannig hefur SpaceX og Blue Origin, geimferðafyrirtæki Jeffs Bezos, flutt auðkýfinga og þekkta einstaklinga út í geim síðustu tvö árin. SpaceX ætlar að ganga enn lengra og senda mannaða geimferju með ferðamenn hring í kringum tunglið á næsta ári.

Starship-geimferja fyrirtækisins á að flytja Yusaku Maezawa, japanskan milljarðamæring, og sex til átta listamenn til tunglsins og heim einhvern tímann á árinu. Maezawa fjármagnaði þróun Starship að hluta. Gangi áformin eftir yrðu Maezawa og félagar á undan Artemis-áætlun NASA að tunglinu. Því verður þó að taka með fyrirvara þar sem Starship hefur ekki sinni verið sent mannlaust til tunglsins þegar þessi orð eru skrifuð.

Í föruneyti Maezawa verður ljósmyndarinn Karim Ilya sem er búsettur á Íslandi og á íslenska konu.

Þá ætlar SpaceX sér að standa fyrir fyrstu geimgöngunni í einkageimferð í Polaris Dawn-leiðangrinum. Farþegarnir verða fjórir almennir borgarar en ætlunin er einnig að geimferjan fari á víðustu sporbraut nokkurs geimfars um jörðina.

Af fyrirhuguðum vísindaleiðöngrum á árinu ber JUICE-geimfar evrópsku geimstofnunarinnar (ESA) líklega hæst. Ætlunin er að skjóta geimfarinu á loft í apríl en því er ætlað að kanna Júpíter og þrjú stóru ístungl hans: Ganýmedes, Kallistó og Evrópu. Gangi áformin aftur kæmist JUICE á braut um þessa stærstu reikistjörnu sólkerfisins í júlí 2031.

Í október ætlar NASA svo að senda geimfarið Psyche til að rannsaka smástirnið 16 Psykke í smástirnabeltinu á milli Mars og Júpíters. Eitt sinn var talið að Psykke væri kjarni frumreikistjörnu sem aldrei varð. Leiðangurinn á að auka skilning vísindamanna á innviðum reikistjarna og hvernig þær myndast. Psyche kæmi að smástirninu eftir sex ár.