Studentka California Institute of Technology, Sarah Horst, spędziła sześć miesięcy wykonując staromodne obserwacje teleskopowe, które wydawać by się mogło, wykonują już tylko amatorzy. Jej praca pozwoliła na przełom w dziedzinie wiedzy o pogodzie na księżycu Saturna, Tytanie, a pośrednio przyczyniła się również do budowy nowego teleskopu w Caltech’s Palomar Observatory.

Specjalizująca się w planetologii studentka drugiego roku, dwudziesto jedno letnia Horst szukała pracy na wakacje, gdy została zatrudniona przez Mike Browna, profesora swojej uczelni. Brown wraz z doktorantem Antoninem Bouchezem interesowali się wcześniejszymi doniesieniami o zaobserwowaniu chmur na Tytanie. Jednak dowody na istnienie tych chmur były bardzo słabe.

„Ktoś jednego roku popatrzył na Tytana i twierdził, że widział chmury, potem popatrzył za rok i ich nie widział” – wyjaśnia Brown. – „My chcieliśmy obserwować Tytana cały czas – noc po nocy„.

Problem tkwi w tym, że wszystkie wielkie teleskopy, jak na przykład Keck, są cały czas zajęte, korzystają z nich astronomowie z całego świata, którzy wykorzystują cenny czas teleskopów na swoje własne badania. Brown i Bouchez wiedzieli, że dostęp do dużego teleskopu na tak czasochłonne obserwacje w ramach jednego projektu jest niemożliwy.

Znaleźli rozwiązanie: sędziwy 45-centymetrowy teleskop, wykorzystywany do ćwiczeń ze studentami, znajdujący się na wierzchołku Robinson Lab w Caltech. Za jego pomocą wykonali niezwykłe obserwacje, które nie mogły być wykonane przez największe teleskopy na świecie.

Chociaż możliwości teleskopu z Robinson Lab były nie były imponujące, zanieczyszczenie światłem z Pasadeny znaczne i nie możliwe były obserwacje właściwych chmur, można było zaobserwować odbite od chmur światło (a im więcej chmur tym więcej odbijają światła). Jedyne czego potrzebowali naukowcy, to ktoś, kto noc po nocy wykonałby wiele potrzebnych zdjęć.

Przez kilka miesięcy Horst spędzała wieczory w Robinson. „Przygotowywałam sprzęt, w tym filtry do wykonywania zdjęć„. Każdy filtr odpowiadał innej długości fali świetlnej. Filtry były przełączane za pomocą oprogramowania, jedyne co musiała wykonać Sarah to spozycjonować teleskop.

Praca współczesnych astronomów, wykorzystujących swój czas obserwacyjny, nie wymaga od nich praktycznie żadnych wyrzeczeń. Oczywiście często są całą noc na nogach, jednak siedzą w wygodnym krześle w ciepłym pokoju, z gorącą kawą w ręce, a obserwacje przeprowadzają poprzez podłączony do teleskopu komputer.

Sarah Horst musiała jednak pracować na starych warunkach. „Często w grudniu i styczniu, późno w nocy, zamarzałam. Zawijałam się w koce„. Horst spędzała godziny w mroku, ponieważ kopuła musiała pozostać zaciemniona. – „Nie mogłam nawet się uczyć, czasami próbowałam czytać przy świetle Księżyca„.

Oprogramowanie stworzone przez Boucheza obrazowało intensywność światła z każdej ekspozycji. Kiedy sytuacja wyglądała interesująco, Bouchez kontaktował się z Brownem. Jako częsty użytkownik Kecka, obserwatorium, które mogło bezpośrednio zaobserwować chmury, profesor mógł skontaktować się z kolegami używającymi danej nocy Teleskopu Kecka i szybko przekonywać ich, że dzieje się coś interesującego.

„Wykonanie zdjęcia Tytana zajmuje około 10 minut” – mówi Brown. – „Cała zabawa polegała na tym, żeby wyjaśnić im, że my już wiemy, że są chmury, ponieważ dowodów na to dostarczył nam 14 calowy teleskop z centrum Los Angeles„.

Rezultatem badań jest praca „Bezpośrednie wykrycie zmiennych chmur toposferycznych w okolicy południowego bieguna Tytana”, która ukaże się 19 grudnia w Nature. W pracy znajduje się dopisek: „Dziękujemy […] S.Horst za wiele nocy monitorowania Tytana w zimnie„.

Te badania pomogły również Brownowi w zdobyciu funduszy na budowę nowego 60-centymetrowego teleskopu. Umieszczony zostanie on na Palomar Mountain, na terenach istniejącego obserwatorium należącego do Caltech. Będzie w pełni zautomatyzowany, a za pomocą napisanego przez siebie oprogramowania, Brown będzie mógł kontrolować teleskop z Pasadeny.

Nowy teleskop zostanie wykorzystany do dalszych obserwacji Tytana, jak również do obserwacji szybko poruszających się komet. „Większość astronomii jest „duża”; duże teleskopy obserwują duże niezmieniające się obiekty, jak galaktyki. My obserwujemy zmieniające się rzeczy, stąd potrzeba takiego teleskopu” – komentuje Brown.

Według Browna, naprawdę unikalnym elementem projektu jest teleskop z Robinson. „Sarah była w stanie wykrzesać coś z tego niewielkiego teleskopu, czego nikt inny i żaden z wielkich teleskopów stojących w wysokich ciemnych górach nie mógł” – mówi. – „Czasami dobry pomysł i upór są lepsze niż największy teleskop„.

Dla Horst, jej praca nie była specjalnym wyzwaniem intelektualnym – „wytresowana małpa mogłaby to robić” – mówi ze śmiechem, to było nic, „super projekt. Wszystko rozważania na uczelni są tak teoretyczne i nudne, tak szkolne, miło było doświadczyć i przypomnieć sobie, co oznacza prawdziwa nauka„.