Riccardo Giacconi

Riccardo Giacconi (Genova, 6. oktobar 1931.) američki astronom italijanskog porijekla, pionir je i jedan od začetnika rendgenske astronomije, dobitnik je Nobelove nagrade za fiziku u 2002. U obrazloženju Nobelovog odbora stoji da je Giacconi nagrađen ``za pionirski doprinos astrofizici koji je doveo do otkrića svemirskih izvora rendgenskih zraka.

Riccardo Giacconi

Satelit Uhuru

Satelit i opservatorija Einstein

Chandra opservatorija rendgenskih zraka

Biografija

Studij fizike je završio na Univerzitetu u Milanu doktoratom iz fizike elementarnih čestica. Do prelaska u privatnu kompaniju American Science and Engineering (ASE) 1959., kraće radi na univerzitetima u Milanu, Indiani i Princetonu. Godine 1949. tim istraživača sa Naval research Laboratory predvođen Herbertom Friedmanom otkrio je slabu emisiju rendgenskih zraka iz Sunčeve korone. Na zarobljenim njemačkim raketama V2 iz Drugog svjetskog rata, oni su postavili male Geigerove brojače. Otkrivena emisija X-zraka bila je čak milion puta manja od ukupne energije koju Sunce zrači u ostalim talasnim dužinama. Zbog toga se je smatralo da će detekcija svemirskih izvora rendgenskog zračenja biti bezuspješna. Giacconi, koji je vodio malu grupu entuzijasta, na sreću, nije se previše obazirao šta drugi misle. Traživši potporu kod NASA-e Giacconi je bio odbijen. Međutim, američki Air Force, imao je više sluha za astrofizičare: mala kompanija AS&E dobija finansijsku podršku za potragu X-zračenja Mjeseca.

Početak je bio težak. Prve dvije rakete AS&E rasprsnule su se prilikom lansiranja. Treći pokušaj, u junu 1962. bio je uspješan. Tokom vrlo kratkog perioda opažanja, svega pet minuta je bilo na raspolaganju, Geigerovi brojači stotinu puta osjetljiviji od bilo kojih upotrijebljenih ranije, detektovali su jak izvor X-zraka u smjeru sazvježđa Škorpiona, a pored toga i jednoličnu pozadinu rendgenskog zračenja. Ubrzo, otkriće Giacconija i saradnika potvrdila je Friedmanova grupa. Otvoreno je novo spektralno područje za istraživanje svemira.

Rendgenska astronomija

Zemljina atmosfera apsorbuje većinu fotona elektromagnetskog zračenja propuštajući tok fotona do površine tek u dva prozora, vidljivi i radiotalasni. Fotoni rendgenskog dijela spektra imaju talasne dužine od 0,005 nm do 0,1 nm, dakle energije od 200 keV odnosno 0,1 keV. Tvrdo rendgensko zračenje prodire u atmosferi do visine od 25 km, dok je mehko zaustavljeno već na 200 km. Zbog toga se istraživanja rendgenskog zračenja svemirskog porijekla mogu vršiti isključivo izvan ili tek u visokim slojevima Zemljine atmosfere. Eksperimenti sa raketama omogućuju tek mjerenja u kratkom vremenu (prvi letovi Aerobee rakete koja su koristili Giacconi i saradnici trajali su svega desetak minuta dok je iskoristivo vrijeme bilo čak upola manje).

Satelit Uhuru

Zbog toga Giacconi nakon inicijalnog, neočekivanog uspjeha dobija podršku pri NASA-i koja prihvaća njegov prijedlog, da se u orbitu oko Zemlje postavi satelit opremljen uređajima za detekciju rendgenskog zračenja. Dijelom to je bio svemirski eksperiment potpomognut italijanskom vladom. Satelit Uhuru, što na swahili jeziku znači “sloboda”, uspješno je lansiran iz Kenije, godine 1970. Uspjeh satelita bio je iznad svih očekivanja. Zabilježeno je da je to jedan od najznačajnijih pokusa svih vremena, ne samo u astronomiji i fizici već svim prirodnim naukama. Višestruko je povećan broj poznatih izvora rendgenskog zračenja, kojih je do 1970. bilo poznato svega 40.

Ne treba zaboraviti da su 1967. godine radio astronomi otkrili pulsare, kompaktne neutronske zvijezde, što je bio dalji veliki poticaj za razvoj rendgenske astronomije. Praćenjem pojedinih izvora pomoću Uhuru satelita otkriveno je da emisija X-zraka može biti, katkad, vrlo nagla i silovita, a da ima izvora sa periodičnim promjenama emisije. Mnogi izvori su prepoznati na snimkama zvjezdanog polja što je dalje omogućilo detaljna astrofizička istraživanja. Ubrzo je otkriveno da su u pravilu jaki izvori X-zraka dvojni sistemi zvijezda u kojima materija struji sa (normalne) zvijezde na pratioca koji je kolabirajuća zvijezda, bijeli patuljak, neutronska zvijezda ili crna rupa. Naročito su jaki izvori oni kod kojih je kolapsar neutronska zvijezda ili crna rupa, jer je i potencijalna jama (gravitacijsko polje) mnogo dublja i materija se ubrzava do vrlo velikih brzina.

Satelit Einstein

Uhuru je ipak imao jedan veliki nedostatak, a to je nemogućnost “snimanja”. Uređaji su omogućavali samo brojanje rendgenskih fotona, ali ne i njihova fokusiranja u sliku. Još ranije, Giacconi je sa fizičarom Brunom Rossijem, predložio konstrukciju rendgenskog teleskopa. Rendgenske zrake su izuzetno prodorne, tako da se pod uobičajenim uglovima ne reflektiraju od metalnog ogledala, već prodiru u njega. Zbog toga ih je potrebno reflektirati pod vrlo malim uglom, tek toliko da “okrznu” metalnu površinu ogledala. Međutim, izrada ogledala za rendgenski teleskop, vrlo je zahtjevna. Zahvaljujući divovskom uspjehu Uhuru satelita, NASA prihvaća sljedeći Giacconijev projekt, izgradnju prvog rendgenskog teleskopa koji bi bio postavljen u orbitu oko Zemlje. S velikom financijskom potporom NASA-e osnovan je pri harvardskom univerzitetu poseban odjel u koji prelazi Giacconi sa svojim saradnicima, sada ih je već preko dvije stotine, od čega polovinu čine astronomi. To je zabilježeno kao najveći naučni prijelaz u historiji američke nauke. S poznatim menadžerskim sposobnostima, Giacconi i taj projekt dovodi do uspjeha. Rendgenski teleskop na satelitu Einstein omogućuje dobijanje prvih slika neba velike rezolucije i precizne položaje brojnih rendgenskih objekata; bijelih patuljaka, neutronskih zvijezda, crnih rupa, međuzvjezdanih udarnih talasa nastalih eksplozijama supernova, jezgrama galaksija, i vrućim gasom koji ispunjava prostor među galaksijama.

Chandra opservatorija rendgenskih zraka

Izbor Riccarda Giacconija za direktora Hubble Space Telescope Science Institute pri Univerzitetu Johns Hopkins u Baltimoru, iz kojeg se upravlja sa svemirskim teleskopom Hubble (HST), bilo je potpuno očekivano i prirodno. Novi izazov Giacconi prihvaća izborom za generalnog direktora European Southern Observatory sa sjedištem u Garchingu kraj Münchena i opservatorijima u čileanskim Andama, planinama La Silla i Paranal. Giacconijevim dolaskom započela je realizacija sigurno najvećeg projekta u astrofizici: postavljanje četiri 8-metarskih teleskopa na Paranlu kraj Aftonagaste, te njihovo povezivanje u interferometar, poznate pod nazivom VLT i VLTI (Dugobazična interferometrija). Kada je Giacconi 1998. godine otišao na novu rukovodeću funkciju predsjednika Associate Universities u SAD-u, evropski astrofizičari su započeli opažanja na najmoćnijim “mašinama” u svijetu. Učestvovao je i na Chandra opservatoriji rendgenskih zraka, koji je lansiran 23. jula 1999., a to je najsloženija opservatorija rendgenskih zraka do sada izgrađena, a radi i danas. Dobitnik je mnogih prestižnih nagrada i priznanja.