Nauka

Nobel z fizyki 2019. Nagroda za odkrycie natury Wszechświata

Laureaci nagrody Nobla z fizyki 2019: James Peebles, Michel Mayor i Didier Queloz Laureaci nagrody Nobla z fizyki 2019: James Peebles, Michel Mayor i Didier Queloz Niklas Elmehed / Nobel Media
Tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki otrzymali trzej astrofizycy: Kanadyjczyk James Peebles i dwaj Szwajcarzy – Michel Mayor oraz Didier Queloz. Połowę wyróżnienia otrzyma Peebles, drugą badacze szwajcarscy.

James Peebles studiował na Uniwersytecie Manitoba, a potem przeniósł się do Princeton University, gdzie pracuje do dziś. Na początku lat 60. wraz z Robertem Dicke zaproponował istnienie tzw. mikrofalowego promieniowania tła (zwanego też reliktowym), które jest pozostałością po Wielkim Wybuchu, epoce rekombinacji elektronów i protonów (ok. 400 tys. lat później). To promieniowanie termiczne o temperaturze nieco ponad 2,7 st. Kelvina, najstarsze, w skali wieku Wszechświata, którego rozkład możemy dzisiaj obserwować. Peebles rozpoczął poszukiwania jego śladów, ale ubiegli go Arno Penzias i Robert Willson, którzy testowali nowy rodzaj anteny do odbioru z Kosmosu fal o długości 3 cm. Odkrycie to było przypadkowe. Penzias i Willson otrzymali za nie Nobla z fizyki w 1978 r.

Wiedza o rozkładzie promieniowania reliktowego pozwala śledzić ewolucję Wszechświata

Teraz przyszedł czas na uhonorowanie badacza, który pierwszy zasugerował, że owo promieniowanie w ogóle istnieje. W późniejszych czasach wysłano nawet kilka sond kosmicznych (Cobe, WMAP, Plnack), których zadaniem było bardzo dokładne śledzenie jego rozkładu w Kosmosie. Wiedza o rozkładzie promieniowania reliktowego jest podstawowa, jeśli chodzi o śledzenie ewolucji Wszechświata, jego kształtu, rozkładu materii, narodzin galaktyk, ich gromad itd. Otóż nierówności i fluktuacje w tym pierwotnym promieniowaniu odzwierciedlają się w późniejszych epokach Wszechświata pod postacią pierwszych gwiazd, pierwszych galaktyk i pierwszych ich skupisk. Czyli w promieniowaniu reliktowym niejako zapisany jest wzór, według którego rozwijał się cały późniejszy Wszechświat aż do dzisiaj.

Czytaj także: Od Wielkiego Wybuchu do dzisiaj i dalej

To m.in. Peeblesowi zawdzięczamy też fakt, że kosmologia stała się dziedziną stricte naukową, pełnoprawną częścią fizyki. Przez ostatnie dziesięciolecia stała się też jedną z najszybciej rozwijających się nauk w ogóle. Gdyby nie to odkrycie, trudno byłoby nam zdobyć dzisiejszą wiedzę na temat ewolucji Wszechświata (od początku do czasów obecnych). Na przykład o tym, z jakich materii składa się Wszechświat – zwykłej, widzialnej (tzw. barionowej), z której składają się widoczne na niebie gwiazdy, planety, mgławice i my sami, jest w nim zaledwie 5 proc. Resztę stanowią czynniki, o których prawie nic nie umiemy jeszcze powiedzieć, a więc ciemna materia i ciemna energia. Ta ostatnia powoduje wzrost tempa rozszerzania się Wszechświata.

Nagroda Nobla z fizyki 2019: sekrety promieniowania tłaJohan Jarnestad/KŻ/Królewska Szwedzka Akademia NaukNagroda Nobla z fizyki 2019: sekrety promieniowania tła

Odkrycie Dimidium (albo 51 Pegasi b.), pierwszej planety okrążającej typową gwiazdę

Z kolei dwaj astrofizycy szwajcarscy – Michel Mayor i Didier Queloz, obaj z uniwersytetu w Genewie – wsławili się tym, że w 1995 r. odkryli pierwszą planetę okrążającą typową gwiazdę, a więc podobną do Słońca. To Helvetios, czyli gwiazda 51 Pegasi. Jej planetę oznaczono symbolem „51 Pegasi b.”, nosi ona też nazwę własną – „Dimidium”. To gorący jowisz (o masie około połowy masy naszego Jowisza) okrążający swoją macierzystą gwiazdę po bardzo ciasnej orbicie – w odległości zaledwie 0,05 dystansu Ziemi od Słońca.

Była to pierwsza planeta odkryta wokół typowej gwiazdy. Mayor i Queloz wykryli ją metodą badania prędkości radialnej gwiazdy, która zmienia się pod wpływem grawitacyjnego oddziaływania sąsiedniej planety. Gwiazda doznaje perturbacji swojego ruchu i właśnie śledzenie ich pozwala ustalić, że wokół niej krąży planetarny towarzysz. Dokładna analiza prędkości radialnej pozwala też na wstępne wyznaczenie masy planety i jej orbity. Mayor i Queloz byli jednymi z pionierów takich badań, ale to za odkrycie pierwszej gwiazdowej planety zostali uhonorowani.

51 PegasiJohan Jarnestad/Królewska Szwedzka Akademia Nauk51 Pegasi

Należy jeszcze przypomnieć, że w 1992 r. w ogóle pierwszą w historii obcą planetę odkrył polski astronom Aleksander Wolszczan – i wielu nie bez racji twierdzi, że on także powinien otrzymać Nobla. Ale planety Wolszczana były dość nietypowe – okrążają gwiazdę neutronową (pulsara), a nie zwykłą.

Wydaje się, że nagrodzenie Mayora i Queloza wiąże się po części z narodzinami zupełnie nowej dziedziny astronomii, jaką jest poszukiwanie egzoplanet (obcych planet). Dzisiaj takich potwierdzonych odkryć w naszej Galaktyce jest grubo ponad 4 tys., a kandydatów na obce planety czekających na potwierdzenie – dwa lub trzy razy więcej. Większość z nich została odkryta przez kosmiczny teleskop Keplera metodą tranzytu (czyli śledzenia, jak część światła gwiazdy jest zasłaniana przez przechodzącą na tle jej tarczy planetę). Jednak zastosowana przez Mayora i Queloza metoda badania prędkości radialnej gwiazd jest równie ważna – przy jej użyciu także dzisiaj odkrywa się wiele obcych planet. A poza tym jest dokładniejsza. Nie zawsze jednak możliwa do zastosowania.

Nasz nowy ogląd Wszechświata

Ten prawdziwy wysyp obcych światów zmienił też bardzo nasz pogląd na cały Wszechświat, w którym planet – dzisiaj to wiemy na pewno – jest znacznie więcej niż gwiazd, ponieważ niemal każda z nich, o ile nie jest rozpalonym do dziesiątków tysięcy stopni olbrzymem, posiada co najmniej jedną planetę, a zwykle kilka lub nawet kilkanaście. Wiele to mówi też o możliwości istnienia życia gdzieś poza Ziemią, bo wedle obowiązujących założeń życie może się w Kosmosie rodzić i trwać tylko na planetach lub ich księżycach. Stąd olbrzymia kariera zupełnie nowej nauki, jaką jest egzobiologia.

Aleksander Wolszczan: Jesteśmy – zupełnie dosłownie – dziećmi gwiazd

Reklama

Czytaj także

Ludzie i style

Na północ od Madrytu – kastylijskim szlakiem zamków i wina

Niecałe trzy godziny lotu do hiszpańskiej stolicy i krótka jazda samochodem przenoszą nas w samo serce Krainy Zamków. Teraz jest najlepszy moment, bo tłumy turystów zniknęły, a winiarze z La Rioja czekają z poczęstunkiem.

Paweł Moskalewicz
25.11.2019
Reklama

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

Powrót na stronę główną