Nadlatuje nowa odsłona naszej międzygwiezdnej rubryki. Tym razem piszemy m.in. o młodych czarnych dziurach, o chmurach, które się zbierają nad Obłokami Magellana, i o magnoliach. Ale kosmos!
Naga jama
Osobliwość – tak bywa nazywany punkt w środku czarnej dziury, w którym gęstość materii jest nieskończona. Czy jednak określając ten punkt jako osobliwość, nie sugerujemy aby, że czarne dziury to twory dziwaczne, by nie rzec: potworne? Czy warto je tak pochopnie oceniać? Może w istocie sprawy mają się zupełnie odwrotnie – czarne dziury są czymś zwykłym i normalnym, a nasz świat tu, na zewnątrz, jest wybrykiem, kuriozum, odstępstwem od wzorca? Rozważmy tę sprawę na chłodno, posiłkując się najnowszymi badaniami naukowymi.
Otóż standardowy scenariusz powstawania czarnych dziur wygląda mniej więcej tak: jest sobie gwiazda – duża, czyli od 20 do 150 razy masywniejsza niż Słońce. Świeci wesoło, a kiedy wyczerpie już swoje paliwo, następuje eksplozja supernowej. Wówczas część gwiezdnej materii oraz mnóstwo energii rozbryzgują się po kosmosie, a jądro zapada się w sobie – i może stać się czarną dziurą.
Szkopuł w tym, że przyrządzona wedle tej recepty czarna dziura ma masę kilkadziesiąt, najwyżej 100 razy większą niż Słońce. A co w takim razie z dziurami większymi? Są przecież takie, których masa sięga nie kilkudziesięciu, lecz kilkudziesięciu milionów mas Słońca. Jak one powstały? Jedna z możliwości jest taka, że rozpoczęły swój żywot w sposób opisany powyżej – jako czarne dziury zwyczajnej wielkości, tylko przez miliardy lat zdążyły przybrać na masie, łącząc się z innymi czarnymi dziurami w dziury coraz to większe. Brzmi to dość prawdopodobnie: w zbliżony sposób Habsburgowie zawładnęli wszak kiedyś połową Europy. Jednak ten scenariusz również nie wszędzie znajduje zastosowanie. Oto przykład. W listopadzie w piśmie „Nature Astronomy” prof. Akos Bogdan z Centrum Astrofizyki Harvard-Smithsonian wraz ze swoimi współpracownikami opublikował artykuł, w którym opisał odkrycie supermasywnej czarnej dziury w galaktyce UHZ1. Galaktyka ta jest oddalona od Ziemi o 13,2 mld lat świetlnych. Tak wielki dystans oznacza, że w rzeczywistości obserwujemy w niej to, co działo się około 600 mln lat po Wielkim Wybuchu. Gdyby więc czarna dziura w galaktyce UHZ1 powstała w wyniku eksplozji supernowej (nawet jeśli byłaby ona pierwszą supernową we wszechświecie), miałaby nie więcej niż pół miliarda lat, żeby awansować do kategorii supermasywnych. To – jak twierdzą autorzy artykułu – nie mogło wystarczyć.
Jedynym wytłumaczeniem istnienia czarnej dziury tak młodej, a zarazem tak dorodnej jest to, że musiała powstać od razu jako dziura supermasywna – nie w drodze eksplozji supernowej, ale dzięki zbiciu się obłoków gazu. Innymi słowy: gaz zagęszczał się w młodym wszechświecie, tworząc w miejscach największej koncentracji wielkie czarne dziury. Tam, gdzie gazu było za mało, by powstała czarna dziura, miała szansę powstać gwiazda. Można więc śmiało stwierdzić, że gwiazdy to po prostu nieudane czarne dziury, które nie potrafiły zdecydowanie zapaść się w sobie, więc fajerwerkami reakcji termojądrowych próbują zakamuflować swoją porażkę. Pomyślmy o tym, zanim następnym razem użyjemy słowa „osobliwość”.
Maleństwo
Skonstruowany przez naukowców z niemieckiego Uniwersytetu Fryderyka Aleksandra akcelerator cząstek jest tyci, tyci. Jego tunel to nie tunel, a raczej rureczka (ma tylko 0,5 mm długości). Umieszczona jest ona w układzie scalonym wielkości paznokcia. Przepuszcza się przez nią elektrony, które można przyśpieszyć – nie za pomocą elektromagnesów, jak w dużych akceleratorach, ale światłem lasera.
Akceleratorek, mimo że niezbyt pokaźny, stanowi olbrzymi powód do dumy dla jego twórców, jak – nie przymierzając – Stuart Malutki dla swoich rodziców. Czy tak jak bajkowy bohater maleńki akcelerator dokona rzeczy wyjątkowych? Jego konstruktorzy wierzą, że owszem!
Ale co taki okruszek ma szansę zdziałać? – ciśnie się na usta kolejne pytanie. Przecież nie może się równać z Wielkim Zderzaczem Hadronów pod Genewą, którego tunel ma długość 27 km i w dodatku jest kolisty, dzięki czemu z każdym okrążeniem proton lub elektron może uzyskać jeszcze większą prędkość. Trzeba jednak zauważyć, że podgenewski kolos i podobne mu konstrukcje służące do rozbijania cząstek oraz testowania hipotez w dziedzinie fizyki są urządzeniami szczególnymi. Zdecydowana większość akceleratorów to maszyny kilkumetrowe. Znajdują się w szpitalach i używa się ich do radioterapii albo diagnostyki medycznej. Co do zasady działania są to akceleratory liniowe, czyli liniaki – cząstka leci w nich prosto jak strzelił, a nie w kółko jak w Zderzaczu Hadronów. Za ich pomocą generuje się strumienie przyśpieszonych elektronów, tzn. promieniowanie X, zwane także rentgenowskim.
Maleństwo z Niemiec też jest liniakiem i jego twórcy uważają, że również przyda się ono w medycynie. Można by umieścić je na endoskopie, wprowadzić do organizmu i wysyłać promienie X, celując dokładnie w nowotworowo zmienione tkanki, a oszczędzając sąsiednie, zdrowe. Stanie się to jednak dopiero wtedy, gdy tycia maszyna zostanie ogromnie ulepszona. Na razie elektrony z niej wylatujące mają zbyt małą energię, by wyrządzić guzowi szkodę, a pacjentowi przynieść pożytek.
Zamiast Magellana
Wiele wskazuje na to, że Magellan może stracić oba swoje obłoki: Wielki Obłok Magellana i Mały Obłok Magellana. Zawiązała się mianowicie koalicja astronomów pragnących mu je odebrać. Grupie przewodzi astronomka Mia de los Reyes, która w rzeczonej sprawie opublikowała artykuł na łamach czasopisma „APS Physics”. Przedstawiła ona dwie racje. Po pierwsze, Ferdynand Magellan wcale Obłoków Magellana nie odkrył. Po drugie, ma on na swoim koncie wiele niedobrych uczynków.
Co do pierwszej kwestii to oba obłoki widoczne są gołym okiem z południowej półkuli, zatem nie sposób tu wskazać jakiegoś konkretnego odkrywcę. Na pewno nie był nim żaden Europejczyk. Imieniem Magellana zostały one nazwane dopiero w XIX w. – w uznaniu dla czynów znamienitego żeglarza.
I tu przechodzimy do drugiej kwestii. Czyny, których Magellan dokonał podczas historycznej wyprawy na zachód, opisał dość szczegółowo członek tej ekspedycji, Wenecjanin Antonio Pigafetta. Książka uczonego Włocha była w zamierzeniu jednoznacznie pochlebna dla jej bohatera i rzeczywiście tak została zrazu odebrana, lecz dziś opisane w niej fakty muszą być uznane za kompromitujące. Magellan podczas swojej wyprawy zabijał, palił wioski, zakuwał ludzi w kajdany i nie mieściło mu się w głowie, że można zawitać do jakiejkolwiek krainy, nie chrystianizując jej ludności i nie ozdabiając krzyżem najwyższego wzniesienia w okolicy. Ta misjonarska gorliwość w końcu go zgubiła – zginął na Filipinach podczas bitwy z mieszkańcami wyspy Mactan, których wódz odmówił przyjęcia chrześcijaństwa i uznania się za poddanego hiszpańskiego króla.
Nieprzypadkowo właśnie z Filipin wywodzi się Mia de los Reyes, przywódczyni grupy astronomów żądających demagellanizacji obłoków. Obłoki Magellana to w istocie galaktyki karłowate krążące wokół Drogi Mlecznej. Są dla naukowców bardzo ważnymi obiektami, choćby dlatego, że możemy w nich obserwować procesy powstawania nowych gwiazd. W literaturze przedmiotu spotyka się je nieustannie – siłą rzeczy adept astronomii co rusz słyszy nazwisko Magellana jako patrona galaktyk wprawdzie karłowatych, ale bardzo istotnych. Magellan zaś, co na Filipinach wie każdy, a i na świecie coraz więcej osób, był najeźdźcą.
No dobrze, ale jak w takim razie nazwać obłoki? Mia de los Reyes uważa, że wybieranie na ich patrona człowieka zawsze będzie wiązało się z pewnym ryzykiem, gdyż – jak tłumaczy portalowi Space.com – ludzie są niedoskonali, a społeczne standardy wciąż będą się zmieniać. Bezpieczniejszy pomysł to tworzenie nazw od pewnych idei, jak to się robi w przypadku marsjańskich łazików (np. Perseverance, czyli wytrwałość). Idąc tym tropem, pani de los Reyes twierdzi, że należy znaleźć jakąś ideę, niekoniecznie nawet szczytną, ale zaczynającą się na literę M, żeby mogła zastąpić Magellana w powszechnie stosowanych w astronomii skrótach LMC (Large Magellanic Cloud – Wielki Obłok Magellana) i SMC (Small Magellanic Cloud – Mały Obłok Magellana).
Astronomka proponuje wykorzystanie słowa „merydionalny”, które oznacza mniej więcej tyle co południowy (obłoki są widoczne tylko z półkuli południowej), albo „mleczny” (bo są satelitami Drogi Mlecznej). Ta druga propozycja ma zdecydowanie więcej wdzięku. Dlaczego jednak – zapytajmy – nie można by użyć najpopularniejszego słowa na literę M, czyli „mama”? Mielibyśmy wówczas Mały Obłok Mama i Wielki Obłok Mama. A że są to rejony, w których podziwiać można formowanie się nowych gwiazd, nazwy takie będą pasować idealnie.
Magnoliowy satelita
Czy to nie dziwne, że do budowy pojazdów kosmicznych tak rzadko używa się drewna? Oczywiście, że dziwne, przynajmniej dla Kojiego Muraty z japońskiego Uniwersytetu w Kioto. Naukowiec ten jest wielkim orędownikiem wprowadzenia drewna na orbitalne salony. Uważa, że dopiero w kosmosie materiał ten ma szansę w pełni pokazać swoje możliwości. Jak tłumaczy badacz reporterce CNN: „Drewno na ziemi może zgnić, wypaczyć się lub spłonąć, a w przestrzeni kosmicznej nie występuje żaden z tych problemów. Nie ma tam tlenu, więc nie spłonie; nie ma mikrobów, więc nie zgnije”.
To, że drewno i kosmos to doskonała para, zostało już zresztą potwierdzone eksperymentalnie. Japończycy wysłali trzy szczapki na Międzynarodową Stację Kosmiczną, gdzie spędziły one 10 miesięcy w module na zewnątrz pojazdu. Wszystkie – brzozowa, wiśniowa i magnoliowa – przeszły test bezbłędnie. Następnie naukowcy z Kioto zabrali się do budowania satelity z deszczułek. Z trzech zbadanych na orbicie gatunków drewna wybrali magnoliowe. Wykonali z tego budulca ścianki satelity typu CubeSat, czyli małą kostkę 10 × 10 × 10 cm. Wzmocnili konstrukcję metalowymi kątownikami oraz śrubami, dodali niezbędną elektronikę – i gotowe. Pojazd ten, o nazwie LignoSat, ma zostać umieszczony na orbicie w roku 2024.
Tu trzeba zaznaczyć, że studenci fińskiego Uniwersytetu Aalto już wcześniej zbudowali drewnianego satelitę, tyle że użyli brzozowej sklejki. Nie wiadomo jeszcze, kiedy poleci on w kosmos. Idealnie byłoby, gdyby oba urządzenia, fińskie i japońskie, zostały wyniesione na pokładzie jednej rakiety. Wówczas żadna z drużyn nie byłaby smutna, że przegrała kosmiczny wyścig.
Zresztą nie o wyścig na orbitę tu chodzi – ważniejszy jest lot w przeciwnym kierunku.
Drewno, spadając ku Ziemi, spłonie bez reszty wskutek tarcia. Na razie spadające resztki pojazdów kosmicznych nie stanowią zagrożenia, ale tłok na orbicie robi się coraz większy i kto wie – może w przyszłości użycie drewna przy budowie satelitów będzie nie tyle przykuwającym uwagę odstępstwem od normy, ile normą określoną w przepisach.
Liczba numeru
1
Tyle znamy we wszechświecie planet zdatnych do zasiedlenia przez człowieka.
Czytaj również:
