Astronomia pod strzechy – odcinek II

Ostatnie dni są gorące jeśli chodzi o tematy astronomiczne. Hurtowo odkrywa się super-Ziemie (kilka lat temu prawie nie do wychwycenia), kończy swoją misję sonda Cassini, zauważono pulsara mającego wielokrotnie przekroczone dopuszczalne teoretycznie Eddingtonowskie tempo akrecji, szykuje się na przyszły rok wystrzelenie teleskopu Jamesa Webba. Jeśli znowu program komputerowy szlifierki nie zawiedzie, będzie to kilkakrotnie mocniejszy następca jakże nam miłościwie panującego Teleskopu Kosmicznego Hubble’a, o nazwie skracanej czasem do liter HST.

Najpierw o super-Ziemiach. Od dawna poszukiwanie innych przyjaznych życiu białkowemu światów rozpala wyobraźnię pisarzy – fantastyków, futurologów – ale pomału temat – za sprawą m.in. słynnego równania Drake’a na liczbę pozaziemskich cywilizacji w Galaktyce (naszej, stąd pisanej z dużej litery) – przenika także do kręgów naukowych. Podobnie jak coraz lepsze modele meteorologiczne są liczone na coraz szybszych maszynach, astronomowie dysponują coraz głębiej sięgającym w niebo sprzętem obserwacyjnym. Początek lunet który znamy datuje się od czasów Galileusza, potem były odkrycia Keplera, później Herschela, era wielkich, kilkumetrowych teleskopów XX wieku, wreszcie wejście do gry pod koniec XX w. interferometrów, takich jak hawajski Keck I-II czy chilijski VLT (Very Large Telescope).

Kopuły teleskopów o rozmiarach zwierciadła około 10 m – Keck I i Keck II, pracujących jako interferometr (o bazie rzędu kilkudziesięciu metrów, co zwielokrotnia ich rozdzielczość) na wysokości ponad 4000 m n.p.m. Źródło – „astronomy.swin.edu.au”.

Instrumenty początku wieku XXI swoje istnienie zawdzięczają zarówno rozwojowi komputerów (jak w przypadku instrumentów z optyka adapt/at/ywną, redukującą ujemny wpływ atmosfery w obserwacjach teleskopami naziemnymi) jak i technologii kosmicznych – dość wspomnieć poczciwy HST, teleskop Spitzera, teleskop Chandra i liczne inne satelity wystrzeliwane na orbitę okołoziemską. Dzięki lepszej technologii światło dzienne w ciągu kilku lat powinny ujrzeć E-ELT, OWL (o łącznych rozmiarach segmentowych zwierciadeł rzędu 40 metrów) jak też (już w 2018) Teleskop Kosmiczny James’a Webb’a (o średnicy także segmentowego zwierciadła około 6 metrów, przy Hubblowym 2.4 metra). Brzasku swojej działalności doczekała także ALMA – działający na położonej 5000 m n.p.m. pustyni Atacama interferometr w podczerwieni osiągający we współdziałaniu z innymi instrumentami rozdzielczość paru mikrosekund łuku (czyli jednej miliardowej średnicy kątowej Słońca). W kolejce czeka LISA (Laser Interferometer Space Array) – kosmiczny detektor fal grawitacyjnych o rozmiarach ramion rzędu miliona km…

Teleskop kosmiczny Spitzer obserwujący na falach w podczerwieni, na tle jednego z wykonanych przezeń zdjęć i ze schematem ułożenia na orbicie – w jednym z punktów libracyjnych Lagrange’a.

Abstrahując od rozwiązań technicznych, właśnie jeden z takich instrumentów – konkretnie, obserwujący w podczerwieni teleskop kosmiczny Spitzer – zarejestrował tranzyt, jak się później okazało, aż 7 planet wokół czerwonego karła typu M, znajdującego się około 12 parseków od Ziemi. Obserwacje pozwoliły ustalić rozmiary planet, stwierdzić, że orbity niektórych z nich pozostają w rezonansie (konkretnie 5:8), że karzeł nazwany TRAPPIST-1 ma rozmiar porównywalny z Jowiszem i że – uwaga – 3 z tych planet krążą w ekosferze TRAPPIST-1. To oznacza, że gdyby gwiazda była stabilna, nie wyrzucała olbrzymich chmur materii w przestrzeń i nie wykazywała jakichś olbrzymich fluktuacji aktywności – te 3 planety w ciągu długiego czasu (około 3 mld lat od powstania układu) mogłyby wykształcić atmosfery (bierze się tu pod uwagę rozmiary planet, długości ich dnia i roku oraz temperatury, jakie determinuje odległość od gwiazdy centralnej a także skład chemiczny potencjalnej atmosfery i prędkości ucieczki danego typu cząsteczek ze studni potencjału macierzystej planety). Byłoby to krokiem w stronę uznania radykalnej odmiany zasady kosmologicznej mówiącej, że życie w kosmosie także nie jest niczym wyjątkowym i cywilizację taką jak nasza prędzej czy później odnajdziemy (lub odnajdą nasze wnuki, bo od planety z atmosferą przez życie oparte na węglu po odkrycie obcej cywilizacji jeszcze trochę do zrobienia pozostanie).

Tym niemniej, ta kosmiczna defilada planet ziemiopodobnych wygląda jak zaproszenie do tańca który ludzkość zapewne chętnie podejmie.

Widok ogólny sondy Cassini wraz z celem jej (mającej się niedługo zakończyć) misji – Saturnem. Przerwa w pierścieniach nosi również nazwę Cassiniego.

Z kolei sonda Cassini, wystrzelona w 1997 roku (zatem niewiele później niż HST), osiągnęła układ księżyców Saturna w 2004 roku. Od tamtego czasu, nieprzerwanie dostarcza nam danych na temat najliczniejszego systemu księżyców, jaki znamy w Układzie Słonecznym oraz oczywiście wspaniałych, spektakularnych pierścieni Saturna. Ostatnie zdjęcia (takie jak to zamieszczone poniżej) ujawniają struktury wielkości 550 m – czyli wielkości największych budynków na Ziemi (wyłączając Mur Chiński). Są to ostatnie miesiące działania sondy, porusza się ona teraz po tzw. orbitach muskających pierścienie Saturna i stąd rozdzielczość liniowa zdjęć (liczona jako wielkość piksela na zdjęciu) jest najwyższa w dziejach badań kosmicznych tych pierścieni prowadzonych przez człowieka.

Fotografia jednego z pierścieni Saturna wykonana ostatnio przez sondę Cassini. Najmniejsze szczegóły mają rozmiary rzędu pół kilometra.

Warto dodać, że plonem misji Huyghens-Cassini były też unikalne zdjęcia powierzchni jednego z największych w Układzie Słonecznym księżyców, Tytana, wykonane z opadającej na powierzchnię Tytana rotującej sondy z kamerą, która ujawniła pod pomarańczową atmosferą Tytana jeziora metanu – jako związku chemicznego o stosunkowo niskiej temperaturze topnienia. Dalej, za Saturna, doleciało już tylko kilka sond, jak Pioneery-10 i 11, Voyagery-1 i 2 oraz New Horizons.

Obraz gór 3D na podstawie fotografii (tak!) z kręcącej się kamery opadającego na powierzchnię Tytana próbnika Huyghens. Widoczne góry.

Równo 35 lat temu oglądałem u kuzynki (mającej dostęp do czasopisma “Ameryka” – któż je jeszcze pamięta?) zdjęcia Saturna i jego pierścieni wykonane właśnie przez Voyagera-1. To były wczesne lata 80-te XX wieku, ale jakość zdjęć była powalająca. Po latach „małej stabilizacji”, gierkowskiej siermiężności, narosłym długu zagranicznym Polski, po których nastąpiła „wojna polsko-jaruzelska”, było to jak przekaz z innego świata. Można by rzec – kontakt z wytworem innej, imperialistycznej cywilizacji reprezentowanym wówczas przez reakcjonistę Reagana zapowiadającego „Gwiezdne wojny” i ekonomiczną konfrontację supermocarstw (jak wtedy nazywano USA i ZSRR). Można przypuścić, że jej elementem było wydawanie czasopism typu „Ameryka” na kredowym papierze – jako formy autoprezentacji tego kraju i jego bezpiecznych lat 80-tych, z nie notowaną już nigdy później ekonomiczną „prosperity”. Czy takie właśnie będzie spotkanie z inną cywilizacją?

NGC 5907 ze sznurem gwiazd wyrywanych z macierzystej galaktyki. Źródło – APOD (Astronomy Picture of the Day), 2008.

Wreszcie coś na okrasę – odkryto pulsar, którego rotacja przyspiesza (co nie jest aż tak rzadkie, znamy skądinąd setki pulsarów z “recyklingu” zwanych milisekundowymi) ale znajduje się w galaktyce NGC 5907 (w kształcie ostrza lub drzazgi, ustawionej bowiem do nas kantem) czyli około 15 megaparseków od nas. To plasuje ten obiekt jako najjaśniejszy pulsar zaobserwowany do tej pory. Został zarejestrowany przez teleskopy rentgenowskie XMM_Newton i NuSTAR, i wstępnie standardowo sklasyfikowany jako ULX – UltraLuminous X-ray Source (nadzwyczaj jasno świecące źródło promieniowania rentgenowskiego). Wkrótce potem Włoch, Gian Luca Israel, wraz ze swoim zespołem naukowców z włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizycznego, odkrył pulsację tego źródła X i zwiększanie tempa jego obrotu w tempie 20% na 10 lat. To oznacza, że prawdopodobnie obiekt ten jest rozkręcany przez materię z otaczającego go dysku akrecyjnego. Powstał problem, ponieważ źródło to (gdyby założyć że promieniuje jednakowo we wszystkich kierunkach) jest zbyt jasne by taki dysk akrecyjny mógł wokół niego się utrzymać (o tym mówi termin “Eddingtonowskie tempo akrecji” z początku notki). Szczęśliwie jednak, wiemy, że pulsary promieniują na ogół w wąski stożek, stąd ich jasność silnie zależy od kierunku, z którego je obserwujemy. Gdy omiatają swoim promieniowaniem Ziemię, mogą się nam wydawać 1000 razy silniej świecące niż są w rzeczywistości. Ten efekt nosi w astrofizyce nazwę beamingu (i jest jego kilka odmian dla różnych rodzajów źródeł w Kosmosie) i jest najzupełniej zgodny z naszym stanem wiedzy.

Misja Enterprise w celu terraformowania Tytana – pieśń przyszłości? Źródło – “www.bibliotecapleyades.net” .

Swoją drogą, wraz z topnieniem pokrywy śnieżnej w ośrodkach narciarskich do głowy przychodzi pomysł ekspedycji narciarskiej tam, gdzie jest dużo śniegu i tzw. warunki. Przychodzi na myśl – poza lodowcami – także jakiś księżyc w zewnętrznym Układzie Słonecznym. Byłoby ciekawie zakosztować innej grawitacji, zrobić szusa i stwierdzić, jak dalece różni się on od ziemskiego. Potrzebna byłaby jednak – podobnie jak w Andach czy Himalajach – butla z tlenem a także infrastruktura narciarska oparta o nowe technologie, np. silniki spalające w miejscu tlenu substraty uwarunkowane istnieniem lokalnej atmosfery. Albo użycie terraformowania jako wyzwania dla kolejnych pokoleń inżynierów…

Marcin „Doktorek” Kolonko
PS. Przygotowano na podstawie serwisu internetowego pism „Astronomy”, „Sky & Telescope” oraz ogólnodostępnych źródeł internetowych – Wikipedii, strony „Nature”, strony NASA.

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.