Szperanie w Drodze Mlecznej

Szperanie w Drodze Mlecznej

Astronomowie przewidują, że w ciągu 5-10 lat odkryjemy ślady życia w kosmosie


Dr Joanna Drążkowska – astronomka pracująca na Uniwersytecie Ludwika i Maksymiliana w Monachium


Jest pani współautorką nowej teorii powstawania planet. Czy ta teoria burzy dotychczasowe ustalenia w kwestii rodowodu planet, w tym Ziemi?
– Nie do końca. Ta teoria nie wywraca wszystkiego do góry nogami, ale to, co robimy, wpisuje się w szeroki kontekst zmiany paradygmatu powstawania planet i Układu Słonecznego. Okazuje się, że klasyczna teoria powstawania planet z lat 80. XX w. przyjęła pewne nieprawdziwe założenia. Uznano wtedy, że pas planetoid oraz pas komet, zwany Pasem Kuipera, są pozostałościami po procesie formowania się Układu Słonecznego i ich zawartość niejako reprezentuje warunek początkowy formowania się planet. Asteroidy i komety uznano za tzw. planetozymale, pierwsze grawitacyjnie związane obiekty, i założono, że cały dysk wokółsłoneczny był wypełniony takimi planetozymalami. Obecnie wiemy, że to nie planetozymale, ale malutkie, centymetrowe czy milimetrowe kamyczki utrzymywane razem dzięki siłom nie grawitacji, lecz powierzchniowym, były podstawowym budulcem planet. Wokół młodego Słońca istniał dysk złożony z gazu i takich kamyczków. W odpowiednich warunkach tylko w niektórych miejscach mogły z tych kamyczków powstać planetozymale, które później rosły do rozmiaru planet poprzez zbieranie, czyli naukowo mówiąc akrecję, takich kamyczków.

To jednak duża zmiana w pojmowaniu genezy naszego bytowania. A jak wypatrzyliście z Ziemi takie maleńkie, centymetrowe kamyczki wokół młodych gwiazd?
– Jest wspaniały instrument, interferometr wielkobazowy ALMA, czyli wiele czułych anten rozlokowanych na płaskowyżu Atakama w Chile, który odbiera promieniowanie z dysków wokół formujących się gwiazd na falach milimetrowych. Pierwsze obrazy takich dysków w wysokiej rozdzielczości pchnęły do przodu badania teoretyczne. I jest jeszcze jedna rewolucyjna informacja – w Galaktyce odkryliśmy wiele pozasłonecznych układów planetarnych.

Wiadomo już, ile ich jest poza naszym Układem Słonecznym?
– Strona prowadzona przez NASA podaje, że obecnie mamy 4914 potwierdzonych egzoplanet. Badania i poszukiwania trwają, dzisiaj mamy ok. 5 tys. jeszcze niepotwierdzonych kandydatów na planety. Szacuje się, że każda gwiazda w Drodze Mlecznej ma średnio przynajmniej jedną planetę. Co ciekawe, połowa gwiazd ma przynajmniej jedną planetę typu superziemia, tzn. ze skalistym jądrem i atmosferą wodorowo-helową stanowiącą ok. 10% masy planety. Z tego wynika, że nasz Układ Słoneczny jest nietypowym układem planetarnym, bo nie ma ani jednej superziemi.

I już nie będzie jej miał?
– Słońce jest starą gwiazdą, ma 4,5 mld lat, i tu nic nowego nie powstanie, ale w Galaktyce, choć przeważają w niej gwiazdy stare i układy starsze nawet dwukrotnie od Układu Słonecznego, są też młode, dopiero się formujące. Dzięki temu możemy badać proces tworzenia się planet. Oczywiście towarzyszy nam pytanie, jakie te planety mają właściwości. Ziemia ma jądro ciągle płynne i gorące, co jest powiązane z jej polem magnetycznym. Dzięki temu polu magnetycznemu nasza planeta jest przyjazna dla istot żywych, nadaje się do zamieszkiwania. Jednak nie do końca rozumiemy, jaka jest szansa znalezienia w kosmosie innych planet o podobnych cechach.

Już niejeden raz wysyłaliśmy w kosmos sygnały, licząc, że ktoś je odbierze.
– Nikt się nie odezwał, ale wielu astronomów usilnie poszukuje życia poza Ziemią i panuje wśród nich opinia, że w ciągu najbliższych 5-10 lat możemy odkryć warunki odpowiednie dla życia na którejś planecie pozasłonecznej. Nie spodziewamy się raczej kontaktu z fantastyczną obcą cywilizacją, ale liczymy na to, że danych o życiu dostarczy obserwacja atmosfer egzoplanet. Pomóc ma nam kosmiczny teleskop Jamesa Webba, który niedawno udało się wprowadzić na orbitę okołosłoneczną.

A w atmosferze będą jakieś znaki?
– Obserwując w pewnym przedziale czasowym atmosfery planet, można będzie wydedukować, że na którejś jest życie. W atmosferze ziemskiej są „biosygnatury”, bo istnieje pewna chwiejna równowaga chemiczna, np. rośliny pobierają dwutlenek węgla, a oddają do atmosfery tlen, są też liczni producenci dwutlenku węgla, którzy żywią się tlenem. Skład atmosfery zdradza, że na Ziemi istnieje życie. Badanie innych planet może przynieść podobne wnioski.

Sumowanie spostrzeżeń i danych z prawie 5 tys. znanych już planet wymaga ogromnych baz komputerowych i zdolności przetwarzania tych informacji.
– Z pewnością nie da się tego zrobić na kartce ani na kalkulatorze. Posługujemy się komputerami najnowszej generacji, stosujemy wyrafinowane oprogramowania. Korzystam np. z kodu LA-COMPASS, który stworzono w Los Alamos, słynnym amerykańskim laboratorium, w którym zbudowano pierwszą bombę atomową. Ten kod jest użyteczny do badania tego, co się dzieje w gazowych i pyłowych dyskach obok młodych gwiazd.

Czy to znak, że wyzwalanie energii z rozbicia jąder jest podobne do przemian zachodzących w kosmosie?
– Problemy różnią się głównie skalą. W uproszczeniu można powiedzieć, że od fizyków nuklearnych i astrofizyków wymaga się takich samych umiejętności naukowego rozwiązywania problemów. My np. stosujemy do modelowania gazowych i pyłowych dysków metodę Monte Carlo, którą stworzył Stanisław Ulam, polski matematyk, także zaangażowany w budowanie bomby atomowej i wodorowej.

Cofnijmy się trochę w czasie – jeszcze nie tak dawno w ogóle nie wiedzieliśmy nic o planetach poza Układem Słonecznym. Dopiero prof. Aleksander Wolszczan dokonał znaczącego odkrycia.
– Tak. Na początku lat 90. zaobserwował on po raz pierwszy planety krążące wokół pulsara, czyli szybko obracającej się gwiazdy neutronowej. Były to więc jakby planety drugiej generacji, które przetrwały wybuch supernowej albo powstały po etapie supernowej. Choć Wolszczan był odkrywcą pierwszych planet poza Układem Słonecznym, Nagrodę Nobla w 2019 r. otrzymali Michel Mayor i Didier Queloz, odkrywcy typowych planet pozasłonecznych, formujących się w najwcześniejszych etapach życia gwiazdy z materii pyłowej i gazowej. Rozpoczęli oni główny trend odkrywania planet w dużej liczbie, planet okrążających „zwykłe” gwiazdy.

Widać, jak blisko Nobla z fizyki był Polak. I to on utorował drogę kontynuatorom.
– Miałam szczęście słuchać ostatnich wykładów prof. Aleksandra Wolszczana na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu, gdzie zrobiłam licencjat i magisterium. I to postać profesora była jedną z inspiracji do podjęcia pracy naukowej w tej dziedzinie.

W koncepcji powstawania planet, nad którą pani pracuje, pojawia się termin linia śniegu.
– Planety powstają z dysku złożonego z gazu wodoro-helowego okrążającego gwiazdę. Partie bliższe gwiazdy są dużo cieplejsze, tu pojawia się para wodna, a poza nią mamy wodę w stanie stałym, czyli lód. W środku, właśnie na linii śniegu, jest odpowiednie miejsce do tworzenia się zalążków planet, czyli planetozymali.

Jest pani laureatką nagrody Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, otrzymała pani też inne prestiżowe wyróżnienia. Pani prace doczekały się już 660 cytowań, czy to dużo?
– W tej chwili ta liczba przekroczyła już 700, ale to nie żaden rekord, choć gremia przyznające nagrody i granty na badania zwracają uwagę także na ten wskaźnik. Obecnie pracuję w Obserwatorium Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium w zespole prof. Tila Birnstiela, ale niebawem stworzę własny zespół badawczy dzięki pięcioletniemu grantowi, który niedawno przyznała mi Europejska Rada ds. Badań Naukowych.

Życzymy więc dalszych sukcesów i wspaniałych odkryć.

b.tumilowicz@tygodnikprzeglad.pl

Fot. Wieńczysław Bykowski

Wydanie: 9/2022

Kategorie: Kraj

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy