Osoby czytające wydania polityki

Wiarygodność w czasach niepewności

Wypróbuj za 11,90 zł!

Subskrybuj
Nauka

Kosmiczny dysk

Zdjęcia z teleskop Hubble’a posłużyły NASA do sporządzenia fotografii centrum naszej Galaktyki Zdjęcia z teleskop Hubble’a posłużyły NASA do sporządzenia fotografii centrum naszej Galaktyki NASA / materiały prasowe
Dla uczczenia czterechsetnej rocznicy użycia teleskopu do obserwacji nieba NASA opublikowała niezwykłe zdjęcie centrum naszej Galaktyki. Astronomowie potrafią zeń wydedukować wiele szczegółów kosmicznej kuchni.

W powszechnym mniemaniu pionierem obserwacji teleskopowych był Galileusz, który – według Stillmana Drake’a, historyka nauki z University of Toronto – skierował swoją lunetę na Księżyc w nocy z 30 listopada na pierwszego grudnia 1609 r. W dziele „Sidereus Nuncius” (Kurier gwiazdowy) napisał później, że wbrew temu, co utrzymują filozofowie, powierzchnia naszego satelity „nie jest gładka, jednorodna i dokładnie sferyczna, lecz nierówna, chropowata i pełna zagłębień oraz wyniosłości, podobnie jak poprzecinana grzbietami górskimi i głębokimi dolinami powierzchnia Ziemi”. Ale to był dopiero początek. W następnych miesiącach odkrył cztery największe księżyce Jowisza (nazywane dziś galileuszowymi) i plamy słoneczne; zaobserwował też cykl zmian fazy Wenus (którego przebieg dowodził, że planeta ta obiega Słońce, a nie Ziemię). Rozpoczęła się era nauki.

Mało kto wie, że cztery miesiące przed Galileuszem teleskopowe obserwacje Księżyca rozpoczął angielski matematyk i astronom Thomas Harriot. Nie zadbał jednak o publikację swoich odkryć, co sprawiło, że zostały zapomniane na prawie 300 lat. Jego spuściznę naukową zaczęto dokładniej badać dopiero w ostatnich dziesięcioleciach XX w.

Trudno sobie wyobrazić, by nawet najpotężniejsze współczesne przyrządy astronomiczne mogły dokonać równie wielkiej rewolucji co niepozorne lunety Harriota i Galileusza. Cuda współczesnej techniki – kosmiczny teleskop Hubble’a oraz pracujące również w kosmosie obserwatorium rentgenowskie Chandra i obserwatorium podczerwone Spitzer zbierają olbrzymie ilości informacji o najróżniejszych obiektach astronomicznych i Wszechświecie jako całości, ale – przynajmniej na razie – nie obaliły żadnych barier na granicach nauki. Posłużyły za to grupie specjalistów z NASA do sporządzenia fotografii centrum naszej Galaktyki. O wyborze tej okolicy nieba przesądził tyleż malowniczy wygląd, co egzotyka i niezwykła różnorodność znajdujących się w niej obiektów.

Nasza Galaktyka to otoczona kosmiczną pustką wyspa materii w kształcie cienkiego dysku o średnicy 100 tys. lat świetlnych, z centrum usytuowanym 26 tys. lat świetlnych od Słońca w tle gwiazdozbioru Strzelca. Znajduje się w niej ok. 100 mld gwiazd i tyle skupionego w wielkie obłoki gazu i pyłu międzygwiazdowego, że można by z nich uformować dalszych kilkanaście miliardów gwiazd. Słońce, tak jak wszystkie gwiazdy i obłoki, okrąża centrum Galaktyki. Jego prędkość orbitalna przekracza 200 km/s, a pełny obieg wokół centrum (tzw. galaktyczny rok) trwa ok. 250 mln lat.

.

powiększ na cały ekran

Sagittarius A*

Sfotografowany wycinek nieba jest niewielki – zmieściłby się na tarczy Księżyca. W odległości 26 tys. lat świetlnych kąt o średnicy Księżyca odpowiada aż 250 latom świetlnym. Fotografia powstała ze złożenia zdjęć wykonanych w dalekiej i bliskiej podczerwieni (czerwony i żółty) oraz w zakresie rentgenowskim (błękitny i fioletowy). W świetle widzialnym podobizny centrum Galaktyki uzyskać się nie da – przesłania je leżąca w płaszczyźnie dysku materia międzygwiazdowa. Najbardziej niezwykły obiekt na sfotografowanym obszarze (i jednocześnie w całej Galaktyce) kryje się w postrzępionej chmurze gorącego gazu (na fotografii oznaczony cyfrą 1). Jest to leżąca dokładnie w centrum galaktycznego dysku gigantyczna czarna dziura o masie ok. 4 mln M (symbol M oznacza w astronomii masę Słońca, równą 2×1030 kg lub 333 tys. mas Ziemi). Nie widać jej, ale jej położenie i masę można wyznaczyć z ruchów obiegających ją gwiazd.

Kilkadziesiąt lat temu, nie znając jeszcze natury tego monstrum, astronomowie nadali mu skomplikowaną nazwę Sagittarius A* (SgrA*), którą trzeba tłumaczyć jako „oznaczana gwiazdką część radioźródła A w gwiazdozbiorze Strzelca”. Horyzont SgrA*, czyli powierzchnia, spod której nic, nawet światło, nie może się wydostać, ma średnicę 25 mln km – prawie 20-krotnie większą od słonecznej. Od czasu do czasu pod tę powierzchnię wpada któraś z gwiazd, wydzielając przed jej przekroczeniem olbrzymią ilość energii. Wydaje się wtedy, że SgrA* wybucha, wysyłając intensywne promieniowanie i rozpędzone niemal do szybkości światła cząstki elementarne. To, oczywiście, tylko pozory – czarna dziura nie oddaje tego, co połknęła. Część materii zostaje po prostu odrzucona z jej pobliża kosztem energii wydzielanej przez materię zbliżającą się do horyzontu. Śladem po jednym z takich wydarzeń mogą być dwa oznaczone cienką linią obłoki gorącego gazu, których oś jest ustawiona prostopadle do dysku Galaktyki. W ostatnich latach zaobserwowano kilka znacznie słabszych wybuchów SgrA*, być może towarzyszących pochłanianiu planetoid, które czarna dziura oderwała od zbliżających się do niej gwiazd.

W odległości ok. 100 lat świetlnych od SgrA* leży gromada gwiazdowa Łuki (2). To niezwykle gęste skupisko młodych gwiazd powstało nie więcej niż 2 mln lat temu z części olbrzymiego obłoku międzygwiazdowego o masie 1 mln , którą zgniotła jej własna grawitacja. Słońce jest w porównaniu z nimi kosmicznym matuzalemem – przeżyło już 4,5 mld lat. Astronomowie oceniają łączną masę gromady na 30 tys. M , a średnią odległość między gwiazdami w jej centrum na 2–3 tygodnie świetlne. Gdyby Ziemia okrążała jedną z nich, nie znalibyśmy pojęcia nocy (najbliższa gwiazdowa sąsiadka Słońca jest od nas odległa o 4,3 roku świetlnego!). Co najmniej 150 gwiazd w Łukach to obiekty o masie większej od 20 M , które są źródłami wiatru gwiazdowego miliardy razy silniejszego od wiatru słonecznego. Gdy taki wiatr, wiejący z prędkością ok. 1000 km/s, uderza w obłok międzygwiazdowy, rozgrzewa się do kilkudziesięciu milionów stopni i emituje promieniowanie rentgenowskie, widoczne na fotografii jako bladoniebieska otoczka gromady.

Jednocześnie silne promieniowanie ultrafioletowe gwiazdowych olbrzymów bombarduje atomy ich macierzystego obłoku, pobudzając je do świecenia w zakresie widzialnym i w podczerwieni. W ten właśnie sposób powstały barwne draperie w kształcie łuków (3), od których gromada wzięła swą nazwę. Najdalej za kilka milionów lat wielkie gwiazdy Łuków zakończą ewolucję i eksplodują jako supernowe, wyzwalając w ułamku sekundy stukrotnie więcej energii niż Słońce w całym swoim życiu.

Pistolet - najjaśniejsza gwiazda galaktyki

Poniżej Łuków widać nieco starszą i mniejszą gromadę Kwintuplet (4). Jej wiek ocenia się na 4 mln lat, zaś łączną masę należących do niej gwiazd na 10 tys. M . Wśród nich znajduje się jedna z najjaśniejszych gwiazd Galaktyki – Pistolet (5), która w kilka sekund wypromieniowuje tyle energii, co Słońce w ciągu roku. Gdyby nie obłoki przesłaniające centrum Galaktyki, można by ją było zobaczyć gołym okiem. We wczesnej młodości miała masę stu kilkudziesięciu (być może nawet 200) M ; straciła jej już jednak niemal połowę. Przyczyniły się do tego silne wybuchy, które wstrząsnęły nią 4 tys. i 6 tys. lat temu, oraz nieustannie wiejący wiatr gwiazdowy. Materia odrzucona wskutek wybuchów uformowała chmurę w kształcie pistoletu, od której pochodzi nazwa gwiazdy. Ultrafioletowe promieniowanie gwiazd Kwintupletu w oddziaływaniu z ich macierzystym obłokiem wytwarza draperię Sierp (6). Pęcherz (7) i kilka mniejszych obiektów tego typu to ślady oddziaływania obłoków z promieniowaniem emitowanym przez mniejsze gromady gwiazdowe.

Każdy z wielkiej liczby widocznych na zdjęciu błękitnych punktów to podwójny układ rentgenowski: para gwiazd trwale związanych siłą grawitacji i obiegających się nawzajem po orbitach dużo mniejszych niż orbita Ziemi. Jeden składnik takiej pary jest zwykłą gwiazdą podobną do Słońca, lecz odkształconą przez grawitację towarzyszki i siłę odśrodkową w taki sposób, że przybiera kształt łezki. Drugi składnik to albo czarna dziura o masie co najmniej kilku M , albo tzw. gwiazda neutronowa – przypominająca olbrzymie jądro atomowe kula o średnicy 20–30 km i masie 1,5–2 M . Materia nieustannie wypływa z „dzióbka” łezkowatej gwiazdy i spływa po spirali na jej towarzyszkę, rozgrzewając się przy tym do kilkudziesięciu milionów stopni i emitując promieniowanie rentgenowskie. Najsilniej świecący układ rentgenowski (8) jest jednocześnie jednym z najbardziej tajemniczych: astronomom nie udało się jeszcze ustalić nawet jego lokalizacji (niewykluczone, że znajduje się daleko z tyłu za centrum Galaktyki; w takim przypadku byłby to jeden z najjaśniejszych obiektów tego typu).

Dla uczczenia Galileusza kończący się rok Międzynarodowa Unia Astronomiczna i UNESCO ogłosiły Międzynarodowym Rokiem Astronomii. Upublicznienie fotografii, która 10 listopada została rozesłana przez NASA do stu kilkudziesięciu placówek kulturalno-oświatowych w USA, było pomyślane jako jeden z jego końcowych akcentów. Nie znaczy to jednak, że ma ona wartość wyłącznie estetyczną i popularnonaukową. Dla zawodowych astronomów jest nieocenioną pomocą w badaniach natury obiektów znajdujących się w centrum Galaktyki oraz ich przestrzennego rozmieszczenia i sposobów, w jakie na siebie oddziałują.

Warto pamiętać, że na zdjęciu oglądamy to, co działo się daleko za gwiazdami Strzelca, wtedy gdy nasi przodkowie malowali ściany jaskiń południowej Francji i Hiszpanii.

 

Więcej na ten temat
Reklama

Czytaj także

null
O Polityce

Dzieje polskiej wsi. Zamów już dziś najnowszy Pomocnik Historyczny „Polityki”

Już 24 kwietnia trafi do sprzedaży najnowszy Pomocnik Historyczny „Dzieje polskiej wsi”.

Redakcja
16.04.2024
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną