Co w kosmosie piszczy

Co w kosmosie piszczy

Odkrycia związane z astronomią działają na wyobraźnię bardziej niż te z innych dziedzin

Prof. Marek J. Sarna – prezes Polskiego Towarzystwa Astronomicznego

Jeśli sądzić po wiadomościach publikowanych na stronie internetowej Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, średnio co dwa dni dochodzi do jakiegoś odkrycia astronomicznego lub ważnego zdarzenia. W ostatnich dwóch tygodniach informowaliście np. o końcu misji sondy Cassini, regionach Plutona z oficjalnymi nazwami, kursie kolizyjnym księżyców Urana, pierwszych oznakach wody na planetach TRAPPIST-1, polu magnetycznym bardzo odległej galaktyki, dwóch księżycach planetoidy Florence, Ekstremalnie Wielkim Teleskopie, 15 nowych rozbłyskach radiowych FRB 121102, wynikach przeglądu ciemnej energii i nowych planetach Tau Ceti. Tak wiele się dzieje na naszym niebie?
– Wszystko to prawda, a ponieważ odkrycia związane z astronomią działają na wyobraźnię bardziej niż te z innych dziedzin, staramy się ich nie pomijać. Chcemy zainteresować nimi tych, którzy zajmują się zawodowo innymi dziedzinami nauki, a także zachęcić amatorów, zapaleńców do pogłębiania wiedzy na tematy astronomiczne.

Gratulując panu niedawnego wyboru na stanowisko prezesa PTA, nie można jednak się pozbyć wrażenia, że to jedno z najbardziej elitarnych stowarzyszeń. Należeć do niego mogą tylko zawodowi astronomowie, ewentualnie osoby, które napisały artykuł na temat astronomii opublikowany w prestiżowym czasopiśmie fachowym. Czy studenci astronomii też są przyjmowani?
– Tak, jeśli opublikowali pracę naukową odpowiadającą przyjętym kryteriom. Są studenci, którzy już na drugim czy trzecim roku rozpoczynają na poważnie swoją przygodę naukową. Ale w zasadzie dopiero ukończenie wyższych studiów astronomicznych upoważnia do starania się o przyjęcie do PTA.

Czy publikacja w wydawanej przez was „Uranii” też wchodzi w grę?
– Nie, ponieważ dwumiesięcznik „Urania” jest czasopismem popularnonaukowym, wydawanym wspólnie przez PTA i Polskie Towarzystwo Miłośników Astronomii. Popularyzacja nauki o gwiazdach, planetach i kosmosie jest jednym z naszych celów statutowych, obok zwoływania co dwa lata zjazdów astronomów, organizowania konferencji naukowych, przyznawania stypendiów itd. Dodam, że towarzystwo zostało założone w 1923 r. i za kilka lat będzie obchodziło 100-lecie.

Obcokrajowcy też mogą do was wstępować?
– Teraz nie ma z tym kłopotu. Na przykład w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie pracuje wielu obcokrajowców, stanowią 30-40% doktorantów i stażystów przyjeżdżających do nas po doktoracie. Ale przymiotnik polskie w nazwie towarzystwa zobowiązuje. Zdajemy sobie jednak sprawę, że w dzisiejszej dobie nie unikniemy referatów pisanych czy wygłaszanych po angielsku, bo to język międzynarodowej komunikacji. Astronomia jest w doskonałej synergii z nauką europejską i światową. Jesteśmy niewielką grupą, liczącą ok. 200-250 osób, otwartą na kontakty zewnętrzne.

Sugeruje pan, że astronomów w Polsce jest za mało?
– Pod względem liczby astronomów na 100 tys. mieszkańców na pewno nie możemy się porównywać z Holandią, Francją czy Anglią, ale i tak ktoś może dojść do wniosku, że jest nas za dużo, bo jesteśmy za drodzy. Współczesne eksperymenty satelitarne na pewno nie są tanie, a i urządzenia naziemne pochłaniają ogromne środki. Najnowszy przykład to 39-metrowy Europejski Ekstremalnie Wielki Teleskop (European Extremely Large Telscope – E-ELT), którego budowa została już zatwierdzona przez Europejską Organizację Badań Astronomicznych na Półkuli Południowej (w skrócie Europejskie Obserwatorium Południowe, ESO). Polska jest 15. pełnoprawnym członkiem tej organizacji i partycypujemy w kosztach tego przedsięwzięcia proporcjonalnie do naszego dochodu narodowego. Nasz wkład to tylko 3% budżetu tej organizacji, są to jednak relatywnie duże pieniądze. Za to mamy do naszej dyspozycji przyrządy posadowione w Chile, gdzie znajdują się cztery ośmiometrowe teleskopy w Obserwatorium Paranal oraz dwa mniejsze, 3,6 m, w Obserwatorium La Silla. Na pustyni Atakama mamy dostęp do największego na świecie obserwatorium w zakresie submilimetrowym APEX i ALMA. Za Chile przemówiły wysokie góry, brak dużych aglomeracji oraz suchy, pustynny klimat.

A teraz dołożymy się do budowy astronomicznego kolosa.
– Będzie to gigantyczny teleskop optyczny o powierzchni zwierciadła 978 m kw., złożony z 798 heksagonalnych paneli o rozmiarach po 1,4 m i grubości po 5 cm, zbierający 15 razy więcej światła niż największe obecnie pracujące teleskopy. Zostanie oddany do użytku w 2024 r., a jego koszt szacuje się na 1,2 mld euro. Nawet najbogatsze kraje świata nie mogłyby samodzielnie pozwolić sobie na takie przedsięwzięcie.

Czy polską astronomię czeka ogromny awans?
– W czasach PRL uważano, że astronomowi czy fizykowi powinny wystarczyć kartka papieru i ołówek oraz oczywiście własna głowa. Dlatego mieliśmy świetnych naukowców teoretyków, np. światowej sławy astronoma prof. Bohdana Paczyńskiego. Jeszcze 20 lat temu wejście do Europejskiego Obserwatorium Południowego było poza naszym zasięgiem finansowym. U decydentów działała blokada związana z przekonaniem, że nie warto wydawać dziesiątków milionów dolarów na nauki ścisłe. Wtedy zastosowaliśmy taktykę małych kroczków i szukaliśmy do naszych badań dużego przyrządu, ale nie tak kosztownego. Znaleźliśmy 11-metrowy teleskop Southern African Large Telescope – SALT, który zaczęto budować w Republice Południowej Afryki. Weszliśmy do konsorcjum z 10-procentowym udziałem, rzędu 3 mln dol. Astronomom udało się przełamać pewną granicę mentalną, co skutkowało zapisami w ustawie o finasowaniu badań naukowych. Byłem i jestem koordynatorem tego projektu, a dziś są już wyniki naukowe i podpisane porozumienie między Polską a RPA o współpracy naukowo-technicznej. Teleskop oddano do użytku w 2005 r., ale skutecznie zaczęto z niego korzystać po roku 2010. Tyle czasu trwało jego kalibrowanie i testowanie. Do dzisiaj polscy astronomowie opublikowali ponad 40 prac naukowych w najbardziej prestiżowych czasopismach międzynarodowych, w tym w „Nature”.

Zmieniło się podejście do potrzeb nauki. Czy polska astronomia jest dotowana przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego?
– Tak, ale dotyczy to nie tylko astronomii, lecz także całej dziedziny nauk ścisłych. Polska np. płaci składkę za korzystanie z największego cyklotronu CERN koło Genewy, gdzie polscy fizycy prowadzą badania naukowe na światowym poziomie. Przez te dziesięciolecia nastąpiła rewolucyjna zmiana i nikt już nie boi się inwestowania nawet dużych środków w naukę. Ważnym argumentem dysponują Finowie, a za ich przykładem poszli Szwedzi i Norwegowie, którzy w praktyce pokazali, że jeśli przekroczy się magiczną granicę 3% PKB przeznaczanych na naukę, to w perspektywie kilku lat następuje dynamiczny wzrost przychodów państwa.

Jaka jest obecnie międzynarodowa pozycja polskich astronomów?
– Mamy coś do powiedzenia. Poczynając od prof. Bohdana Paczyńskiego, który był kimś niespotykanym w naszym środowisku naukowym – szczodrym geniuszem z mnóstwem pomysłów, które rozdawał bezinteresownie wszystkim chętnym. Należał do Amerykańskiej Akademii Nauk i PAN oraz wielu towarzystw naukowych. Z żyjących najlepszym przykładem jest prof. Andrzej Udalski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, który koordynuje bardzo ważny projekt OGLE w Obserwatorium Las Campanas w Chile. We Francji, w Obserwatorium Meudon, pracuje prof. Jean-Pierre Lasota. Jest prof. Sławomir M. Ruciński, który pracował w Kanadzie. Nie można pominąć prof. Aleksandra Wolszczana, który jako pierwszy odkrył planety wokół gwiazdy neutronowej. Są jeszcze dwaj astronomowie młodszego pokolenia: Grzegorz Pojmański i Grzegorz Pietrzyński. Pierwszy obserwuje jasne zmienne gwiazdy, posługując się przyrządem zbudowanym z szeregu szerokokątnych obiektywów fotograficznych, omiatających w nocy cały nieboskłon, drugi za pomocą teleskopów VLT stara się wyznaczyć odległości do najbliższych galaktyk z dokładnością większą niż 1%. Polscy astronomowie są znani z ciekawych programów badawczych i dlatego otrzymują więcej czasu do pracy w wielkich obserwatoriach, niż wynikałoby to z naszego finansowego udziału.

Jeśli jednak chodzi o powszechną wiedzę w społeczeństwie, to chyba nie jest najlepiej. Kiedyś w liceum uczniowie mieli podręcznik do astronomii, a dziś?
– Od ponad 30 lat nie ma astronomii w programie szkolnym. Ostatnie zabiegi towarzystwa, aby astronomia jako oddzielny przedmiot wróciła do programu nauczania w szkołach średnich, zakończyły się niepowodzeniem. Zasób wiedzy przeciętnego Polaka na temat astronomii jest minimalny. Wielu na pytanie, jaka jest najbliższa Ziemi gwiazda, nie potrafi odpowiedzieć, że Słońce.

Chyba pan przesadził.
– Bardzo chciałbym się mylić. Proszę przeprowadzić ankietę, a wyjdzie, że wielu nie wskaże nawet, że naturalnym satelitą Ziemi jest Księżyc. A już odpowiedź, jaka gwiazda jest najbliżej naszego Układu Słonecznego, okazuje się ponad siły większości z nas.

Jaka?
– Proxima Centauri, związana grawitacyjnie z układem podwójnym Alfa Centauri A i B i tworząca układ potrójny. Proxima ma tylko 12% masy Słońca i w tym roku odkryto, że wokół niej, w tzw. strefie życia, krąży planeta o masie zbliżonej do Ziemi. Ze względu jednak na dużą aktywność magnetyczną Proximy „żyć się tam nie da”.

Co robić? Gdzie się uczyć? Czy początkujący miłośnik może także praktycznie dokonywać obserwacji?
– Może tutaj pomóc Polskie Towarzystwo Miłośników Astronomii, mające oddziały w wielu miastach Polski. Jest czasopismo „Urania” z podtytułem „Postępy Astronomii”, dostępne w internecie. Innym źródłem informacji może być cykl programów o astronomii i badaniach kosmosu „Astronarium”, tworzony przy udziale naszego towarzystwa. Program jest emitowany na antenie TVP 3 oraz TVP Polonia. Koledzy miłośnicy mają też swoje biuletyny tematyczne, zajmują się np. obserwacją Słońca, rojów meteorów, gwiazd zmiennych itd. W tych poszukiwaniach mogą brać udział również amatorzy, bo nawet 20-centymetrowym teleskopem można dokonać ważnego odkrycia naukowego. Teleskop o średnicy 5 cm też może być przydatny. Jest wreszcie kilka tysięcy obiektów, które można obserwować gołym okiem. Powstają prace naukowe z obserwacji rojów meteorów i małych ciał Układu Słonecznego. Poza tym tzw. śmieci kosmiczne mogą być zarówno groźne, jak i fascynujące. W internecie są publikowane zdjęcia fragmentów nieba w bardzo wysokiej rozdzielczości i każdy może się zająć ich badaniem. Młodzi ludzie na podstawie tych fotografii odkrywają m.in. małe planetki (wielkości kilku kilometrów) krążące w Układzie Słonecznym, obserwują też komety pojawiające się w zasięgu naszych obserwatoriów, a kto głębiej zainteresuje się tematem, może przychodzić na wykłady popularne, skierowane do szerokiej publiczności, które są wygłaszane w centrach uniwersyteckich. Do naszego centrum zapraszamy w każdy poniedziałek.

A jak z miłośnika zostać profesjonalistą?
– Zaczynamy od amatorskich obserwacji i pogłębiania wiedzy. Nasze oko operuje w zakresie promieniowania widzialnego, a inne zakresy promieniowania elektromagnetycznego: rentgenowskie, ultrafioletowe, podczerwone, radiowe, są dla niego nieosiągalne. Stąd potrzeba protez, którą spełniają np. teleskopy. Przyrządy pozwalające np. rozszczepiać promienie za pomocą pryzmatu dają możliwość określania składu chemicznego. Jeszcze większe możliwości oferują rejestratory i teleskopy umieszczone w przestrzeni okołoziemskiej. Ich nie ogranicza pochłanianie w grubych warstwach atmosfery. Rozwinięte technologie, w tym służące do rejestracji obrazu, to następny krok (tzw. detektory CCD). Pozwalają przejść na wyższy poziom w badaniach astronomicznych.

Na przykład udzielić odpowiedzi, czy jest życie poza Ziemią?
– Jeśli stwierdzimy, że na odkrywanych planetach typu ziemskiego są związki chemiczne, które mogą świadczyć o warunkach wystarczających do zaistnienia życia, przynajmniej będzie to podstawą do dalszych poszukiwań.

Badania astronomów są coraz bardziej zbieżne z eksperymentami kosmicznymi, a tutaj w bezpośredniej bliskości Centrum Astronomicznego jest również Centrum Badań Kosmicznych PAN.
– Coraz ściślej ze sobą współpracujemy. Nasi sąsiedzi mają szerokie możliwości techniczno-badawcze, dlatego wiele projektów realizujemy wspólnie. Nasza współpraca opiera się na pewnym ciągu logicznym: postawienie problemu naukowego – to my; konstrukcja aparatury, która umożliwi weryfikację postawionej hipotezy – to oni. Do tej pory zrealizowaliśmy wiele wspólnych projektów: satelity rentgenowskiego INTEGRAL, podczerwonego Herschel, pierwszych polskich satelitów BRITE Lem i Heweliusz. Obecnie razem z Uniwersytetem im. Adama Mickiewicza realizujemy „ziemsko-niebieski” projekt polskiej sieci obserwatoriów śledzących zagrożenia z kosmosu: tory satelitów i śmieci kosmiczne, pogodę kosmiczną. Jest to projekt nie tylko polski, ale wspólny europejski.

Na koniec pytanie trochę z krainy fantazji. Czy astronomowie dostrzegają podobieństwa budowy kosmosu, z gwiazdami, wokół których krążą po orbitach planety, do atomowej budowy materii, gdzie są jądra, a po orbitach krążą elektrony? Czy cały wszechświat nie jest taką ogromną materią? A może określone byty są umieszczone np. na elektronach?
– Faktem jest, że wiele odkryć naukowych wiązało się z dostrzeżeniem analogii. Byłbym jednak sceptyczny wobec doszukiwania się w otaczających nas przestrzeniach prostych analogii i podobieństw, bo to często prowadziło na manowce. Do pewnego czasu sądzono, że inne układy planetarne są podobne do słonecznego. Pierwsze odkrywane planety wokół innych gwiazd okazały się tzw. gorącymi Jowiszami, posadowionymi tuż przy gwieździe centralnej – analogia do Układu Słonecznego zawiodła całkowicie. Światy równoległe, życie na powierzchni elektronu, mikroskopijne czarne dziury czy wprost podróże pod horyzont czarnej dziury mogą być heurystycznie płodne, ale niekoniecznie. To science fiction.

A jednak słynne, przełomowe równanie Alberta Einsteina E = mc2 pasuje zarówno do praw rządzących w kosmosie, jak i badań nad materią.
– Równanie Einsteina może pasuje i tu, i tu, ale inne równanie poprzez stałą kosmologiczną pozostawiło nas z nierozwikłanym problemem ciemnej energii. Nie będziemy więc się nudzić!


Użyteczne linki
Polskie Towarzystwo Astronomiczne: www.pta.edu.pl
Portal „Urania – Postępy Astronomii”: www.urania.edu.pl
Witryna „Astronarium”: www.astronarium.pl
„Astronarium” na YouTube: www.youtube.com/AstronariumPL
Wykłady popularne w CAMK PAN (ul. Bartycka 18): www.camk.edu.pl/pl/outreach/wyklady-popularne/

Wydanie: 41/2017

Kategorie: Nauka

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy