Nowe oblicze najdziwniejszych gwiazd

Szybki puls Kraba
Wszechświat oglądany naszymi oczyma i za pomocą teleskopów optycznych wygląda fascynująco. Ale jego prawdziwą naturę można zobaczyć dopiero w zakresach widma niedostępnych naszym zmysłom.
Niebo widziane w promieniach gamma.
NASA/DOE/Fermi/LAT Collabortation/materiały prasowe

Niebo widziane w promieniach gamma.

Gromada kulista w konstelacji Strzelca. Naukowcy odnależli w niej aż sześć pulsarów. W tym najmłodszego pulsara milisekundowego, który obraca się 43 tys. razy na minutę.
I.King (University of California, Berkeley/ESA/NASA

Gromada kulista w konstelacji Strzelca. Naukowcy odnależli w niej aż sześć pulsarów. W tym najmłodszego pulsara milisekundowego, który obraca się 43 tys. razy na minutę.

Mgławica Kraba. Wewnątrz znajduje sie potężny pulsar obracający się 30 razy na sekundę.
NASA/DOE/Fermi/LAT Collabortation/ROSAT, JPL-Caltech and NARO/AUI/materiały prasowe

Mgławica Kraba. Wewnątrz znajduje sie potężny pulsar obracający się 30 razy na sekundę.

Słońce wzejdzie jutro tak samo jak wczoraj. Za miesiąc Księżyc będzie znów w tej samej fazie. Za rok zobaczymy na niebie te same, ani na jotę nieodmienione gwiazdozbiory. Powtarzalność, przewidywalność, stateczność – któż by kwestionował te dla wszystkich tak oczywiste przymioty kosmosu? Niestety, to tylko maska. Założona jakby specjalnie dla nas, którzy wyewoluowanymi w podsłonecznym inkubatorze zmysłami ogarniamy tylko mikroskopijny fragment kosmicznej rzeczywistości, a ze swoim kilkudziesięcioletnim żywotem jesteśmy wśród gwiazd nieporównanie bardziej nietrwali niż jętki na naszej planecie.

Groźne promieniowanie

Nasz jedyny naturalny łącznik z kosmosem to światło widzialne – wąziutki wycinek widma fal elektromagnetycznych, ciągnącego się od długich fal radiowych po twarde promieniowanie gamma (foton gamma może nieść tyle energii co piłka tenisowa uderzona rakietą mistrza). Gdyby całe widmo ścisnąć do odbieranego przez typowe radio FM zakresu 87,5–108 MHz, na światło przypadłoby pasmo, które na dziesięciocentymetrowej skali zajęłoby mniej więcej jedną dziesięciomiliardową milimetra. Skazani na wieczne słuchanie jednej stacji, nie mielibyśmy pojęcia, że świat oglądany (a raczej osłuchiwany) w innym paśmie wygląda zupełnie inaczej.

Przestrójmy się zatem na promienie gamma. Niejeden z nas miał okazję się z nimi zetknąć – te o stosunkowo niskich energiach są jednym z produktów rozpadu izotopów promieniotwórczych i znajdują zastosowanie w medycynie (radiodiagnostyka, radioterapia) oraz przemyśle technicznym (defektoskopia) i spożywczym (sterylizacja żywności poprzez napromieniowywanie). Te o największych energiach pochodzą jednak wyłącznie z kosmosu. Powstają w oddziaływaniach, w których biegnące prawie tak szybko jak światło cząstki elementarne zostają zmuszone do zmiany prędkości lub kierunku ruchu. Są groźne dla życia, ale przed ich szkodliwym wpływem chroni nas atmosfera: tylko nieliczne docierają niżej niż 10 km nad powierzchnię Ziemi. Chcąc je badać w pierwotnym stanie, musimy posługiwać się detektorami umieszczonymi na pokładach satelitów.

Takie badania rozpoczęły się prawie dokładnie pół wieku temu. Szybko dowiodły, że w zakresie gamma pozorny spokój kosmosu całkowicie znika. Otrzymaliśmy informacje o materii znajdującej się w prawdziwie ekstremalnych warunkach, jakich na Ziemi zapewne nigdy nie będzie można odtworzyć. Gęstość większa od gęstości jądra atomowego, temperatura biliona stopni, grawitacja setki miliardów razy silniejsza od ziemskiej i pole magnetyczne tyleż razy silniejsze od wytwarzanego w popularnym rezonansie diagnostycznym są nieosiągalne w laboratoriach, ale w świecie gwiazd i galaktyk są niemal chlebem powszednim.

Mapa martwych gwiazd

Pod koniec września NASA udostępniła mapę nieba oglądanego w promieniach gamma. Sporządzono ją na podstawie danych zebranych w ciągu ostatnich dwóch lat przez najdokładniejszy i najczulszy przyrząd, jaki kiedykolwiek pracował w tym zakresie widmowym – kosmiczny teleskop Fermiego. Jego nazwa upamiętnia Enrico Fermiego, jednego z największych fizyków XX w., laureata Nagrody Nobla i budowniczego pierwszego reaktora jądrowego. O wyborze Fermiego na patrona teleskopu gamma przesądziły jego teoretyczne prace poświęcone rozpędzaniu naładowanych cząstek w warunkach spotykanych tylko w kosmosie.

Pokazana obok mapa jest zorientowana w taki sposób, że wzdłuż równika (czyli dłuższej osi elipsy) biegnie Droga Mleczna, zaś jej środek pokrywa się z obszarem, na którym w świetle widzialnym widnieje gwiazdozbiór Strzelca. W kierunku wyznaczonym przez tę konstelację, w odległości 25 tys. lat świetlnych od nas, znajduje się centrum Galaktyki – dysku o średnicy około 100 tys. lat świetlnych, zbudowanego z gwiazd i gazowo-pyłowych obłoków materii międzygwiazdowej. Równikowy jasny pas to obłoki pobudzone do świecenia w zakresie gamma przez szybkie cząstki elementarne. Przesuwając się wzdłuż równika od Strzelca na prawo ujrzelibyśmy w świetle widzialnym gwiazdozbiory nieba południowego (m.in. Centaura i Krzyż Południa), a na samym skraju mapy – nasze zimowe gwiazdozbiory Bliźniąt, Oriona i Byka. Na lewo od Strzelca widniałyby Orzeł, Łabędź, Kasjopea i Perseusz.

 

Fermi

Ale w promieniach gamma się ich nie doszukamy. Trudno byłoby nam zlokalizować nawet Słońce, które w tym zakresie widmowym emituje ponad 10-krotnie mniej energii niż najjaśniejsze z widocznych na mapie źródeł – pulsary Krab, Vela i Geminga. Pulsar to martwy rdzeń gwiazdy, która za młodu miała masę co najmniej 10-krotnie większą niż Słońce. Trwoniąc w szybkim tempie energię czerpaną z reakcji termojądrowych żyła krótko i burzliwie, by w końcu zginąć w potężnej eksplozji zwanej wybuchem supernowej. Jej zewnętrzne warstwy zostały odrzucone z prędkością 30 tys. km/s w przestrzeń międzygwiazdową, a rdzeń, zwierający więcej materii niż Słońce, zapadł się w ułamku sekundy do rozmiarów niewielkiej planetoidy, która w całości zmieściłaby się w administracyjnych granicach Warszawy.

Tuż po zapadnięciu się rdzeń wiruje w tempie kilkudziesięciu obrotów na sekundę, zwracając ku nam na zmianę to północny, to południowy biegun swojego potężnego pola magnetycznego. Działa dzięki temu jak kosmiczny odpowiednik latarni morskiej, omiatający przestrzeń międzygwiazdową dwoma snopami wysyłanych z okolic biegunów fal elektromagnetycznych. Emitowane przez niego promieniowanie odbieramy w postaci regularnie powtarzających się pulsów, od których pochodzi nazwa pulsar.

Aktualności, komentarze

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

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

Powrót na stronę główną