Człowiek chce wiedzieć wszystko

Człowiek chce wiedzieć wszystko
Być może nie każdy zwrócił na to uwagę, ale ostatnich kilkanaście miesięcy to w eksploracji świata i Wszechświata seria objawień o historycznej wadze. Raz po raz oglądaliśmy coś po raz pierwszy w historii - a to czarną dziurę (1), a to cząsteczki chemiczne w atomowych szczegółach (2)... Dzięki szybkiemu tempu rozwoju technik obrazowania widzimy coraz więcej, otwierając często oczy ze zdumienia.
2. Obrazowanie molekuł
3. Obrazy MRI atomów tytanu

Zdumiewać może np. fakt, że za pomocą techniki obrazowania z wykorzystaniem rezonansu magnetycznego MRI znanego ze szpitali "oglądamy" już atomy (3). Udało się to w ubiegłym roku badaczom z Centrum Badawczego IBM Almaden w San Jose w Kalifornii oraz Instytutu Nauk Podstawowych w Seulu.

Christopher Lutz, fizyk z IBM, oraz jego koledzy zintegrowali MRI ze skaningowym mikroskopem tunelowym. Końcówka skanująca ma tu tylko kilka atomów szerokości i porusza się po powierzchni próbki, zbierając szczegóły dotyczące wielkości i budowy cząsteczek.

Naukowcy przymocowali do niej namagnesowane atomy żelaza. Jak wynika z opisu w czasopiśmie "Nature Physics", taki układ wzbudzał elektrony w próbce żelazowo-tytanowej, które następnie dawały obraz oddzielnych atomów z rozdzielczością na poziomie subångströma (poniżej milionowych części metra).

Atomy i komórki w czterech wymiarach

Zadziwiać może też, że niektórych badaczy nie zadowalają już nawet trójwymiarowe obrazy struktur atomowych - poszukują obrazowania w 4D (czyli w trzech wymiarach przestrzeni i w czasie).

O sukcesywnym przeprowadzeniu takiego obrazowania poinformował jesienią 2019 r. zespół kierowany przez kalifornijską UCLA. Dokładnie rzecz biorąc, chodziło o uzyskanie po raz pierwszy w historii wglądu w proces zarodkowania w trakcie przemiany fazowej materiału. Wyniki, opublikowane w czasopiśmie "Nature", odbiegają od przewidywań klasycznej teorii.

Naukowcy z Kalifornii działali za pomocą procesu nazywanego "atomową tomografią elektronową", która tworzy trójwymiarowe obrazy atomów wewnątrz materiału, podobnie jak medyczna CT obrazuje struktury wewnątrz ludzkiego organizmu.

W celu zbadania zarodkowania, naukowcy podgrzewali nanocząstki stopu żelazowo-platynowego do 520°C i robili zdjęcia w odstępach 9, 16 i 26 minut. W tej temperaturze stop przechodzi między dwiema różnymi fazami stałymi. Chociaż gołym okiem w obu fazach wygląda tak samo, to jednak bliższa analiza pokazuje, że trójwymiarowe układy atomowe różnią się od siebie.

Po podgrzaniu struktura zmienia się ze stanu chemicznej mieszaniny do bardziej uporządkowanego, z naprzemiennymi warstwami atomów żelaza i platyny. Zmianę w stopie można porównać do kostki Rubika - faza zmieszana cechuje się wymieszaniem wszystkich kolorów, natomiast w fazie uporządkowanej wszystkie kolory zostają wyrównane.

Znane teorie na temat zarodkowania utrzymywały, że jądra zalążkowe są idealnie okrągłe, tymczasem okazało się, że mają nieregularne kształty, a cały proces wydaje się być znacznie bardziej skomplikowany. W badaniach zarodki nowej fazy skurczyły się, dzieliły i łączyły, a niektóre całkowicie się rozpuściły.

Podobną "mikroskopię 4D", lecz na poziomie żywych komórek a nie atomów, stanowi osiągnięcie uczonych z Chińskiej Akademii Nauk. Skonstruowali oni system umożliwiający obserwację procesów w żywych komórkach z wcześniej nieosiągalnymi prędkościami.

W czasopiśmie "Optica" badacze z Szanghaju opisali, w jaki sposób wykorzystali niekonwencjonalne podejście nazywane "obrazowaniem duchów", aby zwiększyć szybkość obrazowania nanoskopii.

"Nasza metoda obrazowania może potencjalnie badać dynamikę zachodzącą w milisekundowych skalach czasowych w strukturach subkomórkowych z rozdzielczością przestrzenną dziesiątek nanometrów, w której zachodzą procesy biologiczne", pisze Wang Zhongyang, współprowadzący zespół badawczy.

Owo nowe podejście opiera się na mikroskopii stochastycznej rekonstrukcji optycznej (STORM), uhonorowanej w 2014 r. Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii. STORM, nazywana również mikroskopią lokalizacji fotoaktywacyjnej (PALM), jest techniką wykorzystującą fluorescencyjne znaczniki, które przełączają się między stanami świecenia (włączonymi) i braku światła (wyłączonymi).

Pozyskanie setek lub tysięcy obrazów pozwala na określenie lokalizacji każdego obiektu i wykorzystanie jej do zrekonstruowania obrazu fluorescencyjnego.

Wcześniej, aby badać błony komórkowe, naukowcy często musieli zamrażać próbki. Białka nie zachowywały się w nich tak, jak w normalnym środowisku biologicznym. Od niedawna, używając mikroskopu sił atomowych, badacze z Uniwersytetu Missouri mogą obserwować pojedyncze białka w normalnym biologicznym środowisku.

"Nie znamy jeszcze szczegółowego przebiegu szeregu procesów biologicznych. Kiedy np. lek jest wprowadzany do komórki, musi przejść przez błonę, co może wywołać reakcję, której natury nie rozumiemy. Poznając ją, będziemy w stanie tworzyć lepsze specyfiki i, być może, powodować mniej skutków ubocznych", wyjaśnia w publikacji naukowej Gavin King, profesor nadzwyczajny fizyki i astronomii z tej uczelni.

Jak wygląda cząsteczka chemiczna?

Pierwszy w historii obraz rzeczywistej struktury chemicznej uzyskano zaledwie dziesięć lat temu.

W 2009 r. naukowcy z IBM Research-Zurich Lab w Szwajcarii wykorzystali nc-AFM, czyli bezkontaktowy mikroskop sił atomowych, do wejrzenia w atomowy szkielet pojedynczej cząsteczki pentacenu, obserwując jego pięć skondensowanych pierścieni benzenowych, a nawet wiązania węgiel-wodór.

Przełom ten był możliwy dzięki dobraniu odpowiedniej molekuły do zakończenia sondy badawczej, czyli takiej, która mogła zbliżyć się do powierzchni pentacenu, ani z nim nie reagując, ani się nie wiążąc.

Obecnie nadal główną techniką określania struktur chemicznych jest krystalografia rentgenowska, łączona od niedawna ze spektroskopią magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR). Obie techniki wymagają kryształów lub bardzo czystych próbek, a modele struktury chemicznej pochodzą nie tyle z bezpośredniej obserwacji czy skanowania, ile z analizy wzorów lub widm dyfrakcji.

Naukowcy zaczynają jednak sięgać po nowe, zaawansowane techniki pokazywania cząsteczek. Należy do nich wspomniana już niskotemperaturowa technika bezkontaktowego mikroskopu sił atomowych (nc-AFM).

Wykorzystując niezwykle małą na zakończeniu sondę o rozmiarach schodzących do nawet pojedynczej molekuły, uzyskuje się obrazy, które dokładnie pokazują, gdzie znajdują się poszczególne atomy i jak są one chemicznie powiązane z innymi atomami. Skanuje się tu starannie przygotowaną, czystą, monokrystaliczną powierzchnię na stałej wysokości i "wyczuwa" siły pomiędzy cząsteczką sondy a pojedynczymi atomami i wiązaniami cząsteczek.

Jednak stosowanie nc-AFM wiąże się z pewnymi ograniczeniami. Badane powierzchnie cząsteczkowe muszą być płaskie, ponieważ skanowanie nie radzi sobie z dużymi trójwymiarowymi strukturami, takimi jak białka czy struktury cząsteczkowe składników ropy naftowej (4).

4. Proces rozróżniania cząsteczek zawierających określone pierwiastki w ropie naftowej w AFM
5. Obrazy 3D mikroskopii sił atomowych

Ponadto, ze względu na powolny przebieg skanowania, w jednym eksperymencie da się zbadać najwyżej kilkaset cząsteczek. Zdaniem specjalistów, ograniczenie to może zostać pokonane dzięki sztucznej inteligencji, która pozwoli na automatyzację tych działań i uzupełni obrazy cząsteczek danymi z uczenia maszynowego.

Pomysł na trójwymiarowe molekuły w mikroskopach sił atomowych (5) ma zespół Daniela Ebelinga z Uniwersytetu Justusa Liebiga w Giessen w Niemczech. Proponuje on wykorzystanie prądu tunelowania pomiędzy sondą AFM a próbką do kontrolowania wysokości końcówki, tak aby dokładnie odpowiadała ona topografii cząsteczki.

Ponieważ prąd tunelowania pomiędzy końcówką urządzenia AFM a powierzchnią próbki zależy od odległości pomiędzy nimi, oznacza to, że wysokość końcówki może śledzić topografię cząsteczki podczas skanowania.

Pomiary, których dotąd nie było

Dynamicznie rozwijające się techniki obrazowania pozwalają coraz dokładniej mierzyć pewne wymiary, które - co wielu może zaskoczy - wcale nie zostały dotychczas określone z ostateczną dokładnością.

Niedawno, bo w listopadzie 2019 r., wykorzystując nową metodę do pomiaru wielkości protonu przez rozpraszanie elektronów, zespół o nazwie PRad (od proton radius, czyli "promień protonu") odmierzył nową wartość rozmiaru tej cząstki elementarnej.

Wyniki eksperymentu przeprowadzonego w Narodowym Ośrodku Akceleratorów Departamentu Energii opublikowane zostały w czasopiśmie "Nature". Nowa wartość promienia protonu wynosi 0,831 fm, czyli mniej od poprzedniej, uzyskanej z rozpraszania elektronów, wynoszącej 0,88 fm. Nie trzeba dodawać, że te drobne różnice mogą mieć wielkie konsekwencje dla nauki, choć to nieco inny temat.

W maju 2019 r. fizycy określili też wreszcie geometrię elektronu. Profesorowie Dominik Zumbühl i Daniel Loss z Uniwersytetu w Bazylei pokierowali zespołami, które opracowały metodę pozwalającą na przestrzenne wyznaczanie geometrii elektronów w kropkach kwantowych (6). Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie "Physical Review Letters", wraz z odnośną teorią zaprezentowaną w "Physical Review B".

6. Elektron uchwycony w kropce kwantowej

Protony czy elektrony są jednymi z najpospolitszych składników Wszechświata. Dzięki nowym urządzeniom obserwacyjnym możemy dostrzec także rzeczy nad wyraz rzadkie, takie np. jak rozpad izotopu ksenonu 124Xe, którego okres połowicznego rozpadu obliczany jest na 1,8·1022 lat, czyli ponad miliard razy więcej niż wynosi zakładany wiek naszego Wszechświata. I akurat to hiper-rzadkie wydarzenie udało nam się zarejestrować w 2019 r.

Stało się to na głębokości ok. 1500 m, we włoskich górach, gdzie znajduje się podziemne laboratorium LNGS (Laboratori Nazionali del Gran Sasso), odizolowane od wszelkich zakłóceń radioaktywnych, w którym naukowcy poszukują cząstek ciemnej materii.

Ich narzędziem jest detektor XENON1T, którego centralna część składa się z cylindrycznego zbiornika o długości ok. 1 m, wypełnionego 3200 kg ciekłego ksenonu w temperaturze -95°C.

"Fakt, że udało nam się bezpośrednio zaobserwować ten proces, pokazuje, jak potężna jest nasza metoda wykrywania", wyjaśniała w komunikacie prof. Laura Baudis, fizyk z Uniwersytetu w Zurychu.

Próbki zamrożone w kadrze

Techniki obrazowania i mikroskopii to dziś prawdziwy tygiel innowacji. Pod koniec 2019 r. naukowcy z Laboratorium Narodowego Lawrence’a Berkeleya Departamentu Energii USA (Berkeley Lab) zaadaptowali upowszechniającą się w ostatnich latach technikę mikroskopii krioelektronowej do obrazowania miękkich próbek peptoidów (7) - białkopodobnych cząsteczek, o ogromnym potencjale zastosowań biotechnologicznych.

Ich badania, opisane w "Proceedings of the National Academy of Sciences", polegają na błyskawicznym zamrażaniu peptoidów do temperatury ok. 80 kelwinów, co utrwala ich struktury, a także zapobiega niszczeniu próbek przez elektrony.

7. Obraz peptoidów

W celu ochrony miękkich materiałów, krio-EM wykorzystuje mniejszą liczbę elektronów niż konwencjonalna mikroskopia elektronowa, co prowadzi do gorszej jakości czarno-białych obrazów. Nadrabiane jest to jednak liczbą obrazów, których powstają setki. Wyrafinowane algorytmy łączą je w celu uzyskania bardziej szczegółowych obrazów w skali atomowej.

Głównym elementem tradycyjnego mikroskopu elektronowego jest tzw. działo elektronowe, emitujące wiązkę skupianą następnie przez cewki elektromagnetyczne. Gdy maksymalne powiększenie uzyskane przy użyciu mikroskopu optycznego wynosi 2000x, model elektronowy umożliwia osiągnięcie powiększeń rzędu nawet 3 milionów.

Mikroskopy krioelektronowe wykorzystują niskie temperatury zatrzymywania płynnych próbek w ruchu, co pozwala badaczom zobaczyć białka, skupiska molekuł i wirusów z zadziwiającą wyrazistością - do tego stopnia, że widoczne mogą być poszczególne atomy.

Obecnie urządzeń tego rodzaju na świecie jest nieco ponad setka. Są one nie tylko drogie same w sobie, ale wymagają też rozbudowanej infrastruktury komputerowo- sieciowej. Mikroskop taki generuje nawet 10 terabajtów danych dziennie, więc instytucje, które wykorzystują tę technikę, tworzą specjalne sieci światłowodowe i centra danych tylko do obsługi obrazowania tą techniką.

Nowe techniki obrazowania towarzyszą szybkiemu rozwojowi innych dziedzin, np. technologii materiałowych.

Zespół naukowców z Georgia Institute of Technology opracował niedawno proces, który pomaga w pracach nad tzw. stopami wysokoprocentowymi metali (np. pół na pół) lub stopami o wysokiej entropii. Polega to na budowaniu mapy chemicznej o rozdzielczości atomowej, aby pomóc w uzyskaniu wglądu w poszczególne stopy o wysokiej entropii i scharakteryzowaniu ich właściwości.

W opracowaniu opublikowanym w październiku w czasopiśmie "Nature" naukowcy opisali wykorzystanie spektroskopii rentgenowskiej do tworzenia map poszczególnych metali w dwóch stopach o wysokiej entropii.

Mapy pokazują, jak poszczególne atomy układają się w stopie, ułatwiając badaczom poszukiwanie wzorów, które mogłyby pomóc w projektowaniu stopów podkreślających ich indywidualne właściwości. Nazwa "wysoka entropia" odnosi się do braku jednorodności w mieszaninie metali, jak również do tego, na ile różnych i nieco przypadkowych sposobów atomy z tych metali mogą być ułożone w miarę ich łączenia.

Nowe mapy mogłyby pomóc badaczom określić, czy istnieją jakieś niekonwencjonalne struktury atomowe, które takie stopy przyjmują, a które dałoby się wykorzystać do zastosowań inżynieryjnych, oraz jak dużą kontrolę można by uzyskać nad mieszaninami, aby "dostroić" je do konkretnych cech.

"Dynamiczna" mikroskopia, dążąca do tego, aby poza strukturami obserwować również zmiany w czasie na poziomach atomowych, staje się stopniowo jednym z najważniejszych nurtów poszukiwań.

W ciągu ostatnich kilku lat Narodowe Laboratorium Akceleratorów SLAC Departamentu Energii USA opracowało nowe narzędzie do wizualizacji procesów fizycznych i chemicznych z niezwykłą przejrzystością - ultraszybką "kamerę elektronową" zdolną do śledzenia ruchów atomowych w szerokim zakresie materiałów w czasie rzeczywistym. Jest to w istocie instrument do ultraszybkiej dyfrakcji elektronów MeV-UED (8), który wykorzystuje wiązkę wysokoenergetycznych elektronów do badania materii, w tym procesów zachodzących w atomie w czasie zaledwie ok. 100 femtosekund, czyli biliardowych części sekundy.

8. Schemat aparatu SLAC wykorzystującego ultraszybką dyfrakcję elektronów

Od niedawna laboratorium udostępnia to narzędzie naukowcom na całym świecie.

SLAC wykorzystuje również do podobnych celów pracujące w zakresie rentgenowskim urządzenie Linac Coherent Light Source (LCLS), które obrazuje podstawowe procesy zachodzące w materiałach, technologii i żywych istotach.

Przykładem są badania reakcji chemicznej, w której cząsteczki w kształcie pierścienia otwierają się w odpowiedzi na światło - chodzi o proces, który odgrywa ważną rolę w produkcji w naszym organizmie witaminy D.

Kilka lat temu naukowcy zrobili film molekularny przy użyciu LCLS, który dostarczył pierwszych spojrzeń na działanie reakcji. Naukowcy ze SLAC uważają, że połączenie tych dwóch technik - LCLS i MeV-UED - daje niezwykłe rezultaty badawcze.

Z kolei badacze z Berkeley Lab przesuwają granice mikroskopii elektronowej poprzez zastosowanie potężnej techniki zwanej 4D-STEM. Oznacza to "dwuwymiarowy raster dwuwymiarowych wzorów dyfrakcyjnych przy użyciu transmisyjnej mikroskopii elektronowej".

Badacze twierdzą, że 4D-STEM stosowany z szybkimi detektorami, konfigurowalnymi algorytmami i potężnymi mikroskopami elektronowymi może pomóc naukowcom w mapowaniu obszarów atomowych lub molekularnych w każdym materiale, nawet wrażliwym na wiązki - takim, który nie był możliwy do zobaczenia przy użyciu poprzednich technik.

Dziury, gazy i planety

Opisujemy szerzej techniki obrazowania w skalach mikro, gdyż obrazowaniem w skali makro, narzędziami do detekcji i obserwacji najodleglejszych zakątków Wszechświata zajmowaliśmy się w ostatnich wydaniach "MT" sporo, szczegółowo opisując teleskopy, radioteleskopy i wszelkie inne obserwatoria na Ziemi i w kosmosie.

Najbardziej "gorące" tematy w skali makro z ostatniego roku to obserwacje czarnych dziur, w tym pierwszy "portret" takiego obiektu, kolejne kroki w rozwoju astronomii fal grawitacyjnych oraz postępy w obrazowaniu i "wywąchiwaniu" egzoplanet.

Potrzeba było ośmiu teleskopów rozsianych po planecie i współpracujących ze sobą w ciągu tygodnia obserwacji, aby stworzyć obraz czarnej dziury, o którym mówił cały świat. Event Horizon Telescope (Teleskop Horyzontu Zdarzeń) - zestaw ośmiu naziemnych teleskopów radiowych, wykonanych w ramach międzynarodowej współpracy - uchwycił obraz supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki M87 i jej cienia.

Badacze zapowiadają coraz dokładniejsze obrazy coraz większej liczby czarnych dziur.

Z tym wydarzeniem nieomal zbiegło się w czasie ponowne otwarcie zasłużonego Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, tym razem jako udoskonalonego Advanced LIGO. Do tej pory potwierdzono już tuzin detekcji fal grawitacyjnych, z których większość pochodzi z połączenia czarnych dziur, a dwie, w tym ostatnia, potwierdzona już w 2020 r. - ze zderzenia gwiazd neutronowych.

Po raz pierwszy zanotowano też, jak się wydaje, drgania czasoprzestrzeni po połączeniu czarnej dziury i gwiazdy neutronowej. Tak twierdzili naukowcy pracujący w obserwatoriach LIGO i Virgo, jednak do końca 2019 r. nie zostało to jeszcze potwierdzone.

Usytuowany we Włoszech detektor fal grawitacyjnych Virgo dołączył do polowania na fale grawitacyjne w 2017 r., czyli dwa lata po historycznych pierwszych detekcjach. Pod koniec bieżącej sesji obserwacyjnej, która zakończy się w marcu 2020 r., w Japonii rozpocznie działanie detektor o nazwie KAGRA.

Uruchomienie czterech detektorów powinno pozwolić na lepsze zlokalizowanie źródeł sygnału na niebie.

Fizycy z Europy ogłosili w listopadzie 2019 r. plany dotyczące stworzenia ogromnego podziemnego obserwatorium fal grawitacyjnych, które, jeśli zostanie sfinansowane, może zostać uruchomione do 2030 r. Europejskie Laboratorium Badań Grawitacyjnych i Atomowo-Interferometrycznych (ELGAR) mogłoby być zlokalizowane we Francji lub Włoszech.

Stanowiłoby pierwszy instrument na dużą skalę, który opiera się wyłącznie na technologiach kwantowych. Zamiast wykrywać fale grawitacyjne poprzez odbijanie wiązek laserowych od luster, jak to robią LIGO, Virgo i KAGRA, ELGAR używałby interferometrii atomowej.

Polega ona na rozszczepieniu wiązki atomów rubidu na dwie połowy i umożliwieniu obu połówkom pokonanie pewnej odległości, zanim zostaną zrekombinowane w celu poszukiwania różnic w przebiegu ich ścieżek. Dłuższa ścieżka świadczyłaby o niewielkiej krzywiźnie w czasoprzestrzeni, która mogłaby być spowodowana przechodzącą falą grawitacyjną.

ELGAR miałby dwa ramiona o długości 32 km, z których każde zawierałoby 80 "gradiometrów" atomowych, oddzielonych od siebie o 200 m. Gradiometry mierzyłyby względną różnicę w położeniach belek atomowych podczas ich przechodzenia. Taki układ pozwoliłby badaczom na wykrycie fal grawitacyjnych w zakresie częstotliwości 0,1-10 Hz, które byłyby emitowane np. przez średniej wielkości czarne dziury binarne, na razie dla nas nieuchwytne.

Projekt ELGAR jest podobny do tego ogłoszonego wcześniej przez fizyków w Chinach. Obiekt znany jako Zhaoshan Long-baseline Atom Interferometer Gravitation Antenna - Gravitational Waves (ZAIGA-GW) składałby się z trzech tuneli o długości 1 km w kształcie trójkąta równobocznego, przy czym każde ramię byłoby niezależnym interferometrem atomowym.

Jeden z "najmodniejszych" nurtów obserwacyjnych stanowią obecnie nowe techniki poszukiwania ciekawych egzoplanet. Aby je dostrzec, wysyłamy w kosmos coraz więcej aparatury obserwacyjnej.

Teleskop Keplera został zastąpiony przez Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), który - jak doniesiono na początku 2020 r. - odkrył wreszcie planetę prawdopodobnie niemal identyczną z Ziemią. Jednak coraz więcej jest również służących egzoplanetarnej astronomii urządzeń naziemnych.

Przykład z ostatnich miesięcy to NEAR (Near Earths in the Alpha Cen Region), czyli przyrząd do wyszukiwania planet, zainstalowany na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile, obserwujący pobliskie gwiazdy Alfa Centauri A i B, poszukujący nadających się do zamieszkania egzoplanet.

Został on opracowany w ciągu ostatnich trzech lat i zbudowany we współpracy ze szwedzkim Uniwersytetem w Uppsali, belgijskim Uniwersytetem w Liège, California Institute of Technology z USA oraz niemieckim Kampf Telescope Optics z Monachium.

Obrazowanie planet znajdujących się w strefach zamieszkania, czyli odpowiednio bliskich gwiazdom, jest dużym technicznym wyzwaniem. Odbijające się od nich światło gwiazd pozostaje bowiem na ogół miliardy razy ciemniejsze niż światło przychodzące do nas bezpośrednio od nich samych. Aby rozwiązać ten problem, w 2016 r. Breakthrough Watch, czyli międzynarodowy projekt poszukiwania egzoplanet, i Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) rozpoczęły współpracę w celu zbudowania specjalnego instrumentu zwanego termicznym koronografem podczerwieni.

Zaprojektowano go tak, aby zablokować większość światła pochodzącego z gwiazdy i zoptymalizować wychwytywanie światła podczerwonego, emitowanego przez ciepłą powierzchnię krążącej planety. Koronograf zainstalowano na jednym z czterech teleskopów VLT, z 8-metrową przysłoną, modernizując i modyfikując istniejący instrument o nazwie VISIR, w celu optymalizacji jego czułości na fale podczerwone związane z egzoplanetami potencjalnie nadającymi się do zamieszkania.

Inny przyrząd, GRAVITY, zamontowany na bardzo dużym interferometrze teleskopowym ESO (VLTI), wiosną ub. roku dokonał pierwszej bezpośredniej obserwacji egzoplanety za pomocą interferometrii optycznej. Metoda ta ujawniła złożoną atmosferę egzoplanetarną, z chmurami żelaza i krzemianów wijącymi się w czasie burzy, na obiekcie odkrytym w 2010 r. i krążącym wokół młodej gwiazdy HR8799, położonej ok. 129 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Pegaza.

9. Mapa rozkładu gazów we Wszechświecie

Dzięki nowej generacji niezwykle czułych technik wykrywających bardzo słabo widoczne obiekty astronomiczne oraz użyciu wyrafinowanych technik odejmowania tła światła udało się także stworzyć niedawno obrazy ulotnych pajęczyn gazowych (9), przenikających do przestrzeni międzygalaktycznej.

Dwa włókna tej sieci były obserwowane przez międzynarodowy zespół astronomów za pomocą teleskopu VLT i Teleskopu Keck II. Kiedy włókna są oświetlone światłem ultrafioletowym z galaktyk, powinny emitować światło w procesie fluorescencji wodorowej.

***

Od rzeczy najmniejszych, po największe i najdalsze, widzimy coraz więcej. A to, co widzimy - oprócz tego, że jest coraz bardziej zdumiewające, napawa nas chęcią zobaczenia jeszcze więcej. Wątpliwe, abyśmy kiedykolwiek osiągnęli punkt, w którym uznamy, że ujrzeliśmy już wszystko.