Jak patrzymy w przyszłość

Maleńki pulsar (20 km) w środku tej olbrzmiej mgławicy obraca się z częstotliwością 7 razy na sekundę! (dom. publ.)

I nie, nie chodzi mi tutaj bynajmniej o żaden wehikuł czasu, a jedynie o to, jak postrzegamy przyszłość naszej cywilizacji we Wszechświecie. I chociaż historie o cywilizacjach pozaziemskich (o życiu pozaziemskim mniej, ale także) wciąż wsadzamy między bajki – bo słynne równanie Drake’a nie dowodzi, że kiedykolwiek jakikolwiek kontakt zostanie nawiązany, a jedynie sugeruje, że gdzieś kiedyś w nieprzebranej przestrzeni kosmosu mogła istnieć jakaś cywilizacja – to jednak nie zmienia to faktu, że o naszej obecności gdzieś dalej niż na Ziemi i okołoziemskich stacjach kosmicznych myślimy coraz częściej.

A podstawą do tego, żeby ludzkość w tej czy innej formie zaczęła kolonizować naszą galaktykę, jest znalezienie planet, na których życie w formie, w jakiej je znamy, może zaistnieć (bo na razie „łatwiejsze” wydaje się znalezienie odpowiednich planet, niż terraformacja tych istniejących). Zanim zaś znajdziemy planety zdatne do życia, musimy się nauczyć odkrywać planety spoza Układu Słonecznego w ogóle.

Problem jest prozaiczny: odległe o lata, czy wręcz millenia świetlne, gwiazdy widzimy, ponieważ wypromieniowują one światło. Planety zaś z definicji tego nie robią – a ponieważ w dodatku są znacznie mniejsze od gwiazd, wokół których krążą, giną jako ciemne drobiny w cieniu swych jasnych, świecących sąsiadów. Tak więc pomimo tego, że istnienie egzoplanet (czyli właśnie planet spoza Układu Słonecznego) podejrzewano już od dziewiętnastego stulecia – bo też był to logiczny wniosek płynący z tego, czego się o kosmosie dowiadywaliśmy – to jednak metod na wykrycie egzoplanet nie było aż do końca dwudziestego stulecia.

I tu oczywiście, pośród innych badaczy, na scenę wkracza akcent polski (a my w końcu kochamy takie narodowe akcenty): pierwsza potwierdzone odkrycie egzoplanety z 1992 roku należy do Aleksandra Wolszczana i jego współpracownika Fraila. Jest to metoda oparta na obserwacji pulsarów, która na całe lata 90. ustaliła strategię poszukiwania nowych planet. Nie była to jednak pierwsza odkryta planeta w ogóle – już w 1988 roku grupa kanadyjskich astronomów opisała odkrycie za pomocą pomiarów efektu Dopplera egzoplanety w układzie gwiazdy Gamma Cephei. Ostateczne potwierdzenie tego odkrycia nastąpiło jednak dopiero w 2002 roku.

ResearchBlogging.org

Dwa słowa może o metodzie Wolszczana. Pulsary to gwiazdy neutronowe – maleńkie gwiazdy o olbrzymiej gęstości pozostałe po wybuchu supernowej. Charakteryzują się tym, że wysyłają w regularnych odstępach czasu impulsy promieniowania elektromagnetycznego z zakresu radiowego. Odkryte dzięki wysiłkowi i pracy Jocelyn Bell Burnel – wówczas doktorantce w Cambridge. Samo odkrycie pulsarów jest zresztą kolejną przykrą historią wykorzystania cudzych osiągnięć dla własnej sławy (przypomina się przykład z Wilkinsem, Watsonem i Crickiem, którzy użyli danych Rosalin Franklin bez jej pozwolenia). Jednak o tym kiedy indziej. Wracając do metody: pulsary charakteryzują się niezwykłą regularnością. Dlatego każda anomalia obserwowana w wysyłanym przez nie sygnale może być wykorzystana do obliczania trajektorii pulsaru. A ten, jeśli posiada układ planetarny wokół niego, będzie się poruszał po maleńkiej orbicie, którą na podstawie zmian sygnału radiowego można obliczyć. Można też obliczyć w ten sposób orbitę planety krążącej wokół pulsaru, a także oddziaływania grawitacyje pomiędzy poszczególnymi elementami systemu słonecznego – ze względu na niesamowitą czułość tej metody. I tak właśnie Wolszczan i Frail odkryli planetę krążącą wokół pulsara PSR 1257+12, blisko 1000 lat świetlnych od Ziemi.

Metoda obserwacji pulsarów ma jednak jedno istotne ograniczenie – pozwala jedynie odkryć planety wokół pulsarów, a nie żadnych innych gwiazd. Mimo więc że pozwala nam od nowa bawić się w kosmicznych Kolumbów, na potrzeby poszukiwania nowego domu dla ludzkości się nie nadaje: po pierwsze, znalezienie pulsaru z układem planetarnych jest już samo w sobie rzadkością. Po drugie zaś, na planetach w takich układach planetarnych – ze względu na warunki tam panujące – życie takie, jak nasze, nie mogłoby przetrwać.

I tak w 2000 roku tych rzadkości było znanych 26. Ostatnia dekada przyniosła jednak kilka przełomów – i liczba ponad 500 znanych obecnie egzoplanet mówi sama za siebie. I chociaż znakomita większość opisanych w ostatniej dekadzie egzoplanet została wykryta metodami astrometrii oraz pomiaru efektu Dopplera, to jednak należy podkreślić, że do repertuaru technik stosowanych w tym celu dodano dwie nowe. Jedna z nich to bezpośrednia obserwacja. Planety, jak powiedziałem, z definicji nie świecą własnym światłem. Jednak olbrzymie postępy w optyce, a także w metodach przetwarzania danych, pozwoliły w ostatnich latach na obserwację światła odbitego przez planety – pierwsze planety odkryto w ten sposób zaledwie dwa lata temu.

 

Warszawskie Obserwatorium Południowe w Las Campanas w Chile. Teleskop na zdjęciu był wykorzystywany w ramach OGLE./ źródło: wiki; Krzysztof Ulaczyk (CC BY-SA 2.5) ©2006

Drugą techniką, która rozszerzyła zakres naszych możliwości jest mikrosoczewkowanie grawitacyjne. I tutaj, och i ach, ponownie mamy do czynienia z akcentem polskim, dowodzącym silnej pozycji naszych astronomów na arenie międzynarodowej. Autorem pomysłu na wykorzystanie mikrosoczewkowania grawitacyjnego do poszukiwania słabo świecących obiektów był w latach 80. Bohdan Paczyński, najsłynniejszy bodaj polski astronom (po Mikołaju Koperniku). Metoda mikrosoczewkowania, mimo położenia przez Paczyńskiego podwalin już ponad 20 lat temu, zaczęła być stosowana dopiero na początku XXI stulecia – znowuż na skutek postępu techniki od czasu pojawienia się pierwszego konceptu. W technice tej chodzi o to, że obecność gwiazdy na drodze pomiędzy inną gwiazdą a Ziemią, powoduje zakrzywienie światła pochodzącego z tego drugiego źródła. Jednak stopień zakrzywienia – stopień tego efektu soczewkowania – zmienia się, jeśli środkowa gwiazda posiada układ planetarny. Pierwsze planety tą metodą wykryto w 2002 w ramach projektu OGLE. Imię Bohdana Paczyńskiego pojawiło się pośmiertnie na pracy z 2008 opisującej piątą i szóstą planetę odkryte tą metodą.

Tak więc machina ruszyła. Powstaje coraz więcej projektów zaangażowanych w poszukiwanie nowych planet – takimi czy innymi metodami. I chociaż NASA już zdążyła się wycofać z rzuconego kilka lat temu hasła o powrocie na Księżyc przed 2020 rokiem, to jednak wisi nad nami jak miecz Damoklesa ta bezlitosna świadomość: że nasza przyszłość znajduje się w kosmosie. Musimy więc dla niej znaleźć dobre miejsce.

Wolszczan, A., & Frail, D. (1992). A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257 + 12 Nature, 355 (6356), 145-147 DOI: 10.1038/355145a0

Marois, C., Macintosh, B., Barman, T., Zuckerman, B., Song, I., Patience, J., Lafreniere, D., & Doyon, R. (2008). Direct Imaging of Multiple Planets Orbiting the Star HR 8799 Science, 322 (5906), 1348-1352 DOI: 10.1126/science.1166585

Gaudi, B., Bennett, D., Udalski, A., Gould, A., Christie, G., Maoz, D., Dong, S., McCormick, J., Szymanski, M., Tristram, P., Nikolaev, S., Paczynski, B., Kubiak, M., Pietrzynski, G., Soszynski, I., Szewczyk, O., Ulaczyk, K., Wyrzykowski, L., , ., DePoy, D., Han, C., Kaspi, S., Lee, C., Mallia, F., Natusch, T., Pogge, R., Park, B., , ., Abe, F., Bond, I., Botzler, C., Fukui, A., Hearnshaw, J., Itow, Y., Kamiya, K., Korpela, A., Kilmartin, P., Lin, W., Masuda, K., Matsubara, Y., Motomura, M., Muraki, Y., Nakamura, S., Okumura, T., Ohnishi, K., Rattenbury, N., Sako, T., Saito, T., Sato, S., Skuljan, L., Sullivan, D., Sumi, T., Sweatman, W., Yock, P., , ., Albrow, M., Allan, A., Beaulieu, J., Burgdorf, M., Cook, K., Coutures, C., Dominik, M., Dieters, S., Fouque, P., Greenhill, J., Horne, K., Steele, I., Tsapras, Y., , ., Chaboyer, B., Crocker, A., Frank, S., & Macintosh, B. (2008). Discovery of a Jupiter/Saturn Analog with Gravitational Microlensing Science, 319 (5865), 927-930 DOI: 10.1126/science.1151947

Bhattacharjee, Y. (2010). Alien Planets Hit the Commodities Market Science, 330 (6011), 1620-1620 DOI: 10.1126/science.330.6011.1620

Advertisements

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s