Odkrywczyni pulsara Odkrywczyni pulsara
i
Susan Jocelyn Bell (Burnell), 1967 r., zdjęcie: Roger W Haworth, źródło: Wikimedia Commons
Kosmos

Odkrywczyni pulsara

Łukasz Kaniewski
Czyta się 10 minut

Przed laty Jocelyn Bell nie dostała za swoje odkrycie Nagrody Nobla. Dlatego całą sumę z innego wyróżnienia, Special Breakthrough Prize, przeznaczyła na stypendia dla dziewczyn i przedstawicieli mniejszości etnicznych studiujących fizykę. Po to, by nie musieli mierzyć się z podobną dyskryminacją.

Oto pulsar PSR B1919+21 w gwiazdozbiorze Liska. Choć niewidoczny dla oka, wysyła sygnały radiowe z idealnie jednostajną częstotliwością raz na 1,337302088331 s. Pędzą te potężne impulsy przez przestrzeń kosmiczną z najwyższą możliwą prędkością, czyli 299 792 458 m/s. A po tysiącu lat docierają na niewielką niebieskawą planetę, po której przechadzają się przedziwne białkowe stwory.

Oto jedna z tych niedoskonałych, organicznych istot: młoda homo sapiens w rogowych okularach. Chodzi pomiędzy wbitymi w ziemię cienkimi palami. Słupy, których jest około tysiąca, połączone są w pary ukośnymi kijaszkami. Między kolejnymi parami wiszą metalowe druty. Cały teren przypomina trochę pole przygotowane pod uprawę chmielu, lecz w istocie jest to eksperymentalne radiowe obserwatorium astronomiczne University of Cambridge.

Jest rok 1967, 6 sierpnia, a homo sapiens nazywa się Jocelyn Bell. Przez ostatnie dwa lata razem z innymi doktorantami astronomicznego wydziału Cambridge Jocelyn budowała nowatorskie obserwatorium. Wbijała w ziemię kije, mocowała przewody i dipolowe anteny. Teraz jej koledzy znaleźli sobie inne zajęcia, a Bell przypadła w udziale opieka nad konstrukcją i analiza wyników.

Informacja

Z ostatniej chwili! To druga z Twoich pięciu treści dostępnych bezpłatnie w tym miesiącu. Słuchaj i czytaj bez ograniczeń – zapraszamy do prenumeraty cyfrowej!

Subskrybuj

Idzie więc Jocelyn do budynku technicznego, gdzie każdego dnia czeka na nią ok. 30 metrów papierowej taśmy, na której widnieją wyrysowane trzema pisakami linie. To zapis fal radiowych wychwytywanych przez obserwatorium. Część wyników udaje się jej przejrzeć na miejscu, a z tym, co zostało, udaje się na poddasze, które wynajmuje z kolegą. Przed nią długi wieczór spędzony na wpatrywaniu się w falujące ślady pisaków.

Jocelyn wykonuje tę pracę już od kilku tygodni, więc nauczyła się rozpoznawać, co oznaczają górki wyrysowane na wstędze. Niektóre z nich powstały za sprawą ziemskich zakłóceń. Inne są pochodzenia kosmicznego: kiedy fale elektromagnetyczne wchodzą w ziemską atmosferę, zaczynają „iskrzyć” (na tej samej zasadzie światło gwiazd widoczne z Ziemi – migocze).

Ale tego wieczoru Jocelyn zauważyła na wydruku niewielkie wybrzuszenie, które wydawało się należeć do jakiejś innej, trzeciej kategorii. Co więcej, przypomniała sobie, że podobny garbek widziała już kiedyś, 120 m taśmy wcześniej – gdy radioteleskop wycelowany był w tym samym co dziś kierunku. (Urządzenie ustawiono tak, by przeczesywało nieboskłon cyklicznie, raz na cztery dni, powracając do punktu wyjścia).

Aby przyjrzeć się lepiej przedziwnemu sygnałowi, Jocelyn mogła zrobić tylko jedną rzecz – w odpowiedniej chwili przyspieszyć przesuw papierowej taśmy pod pisakiem i uzyskać zapis lepszej jakości. Udało się jej to, ale dopiero 28 listopada. Zauważyła wówczas, że dziwaczne wybrzuszenia powtarzają się w równych odstępach czasu, co około 1,3 s. Niczego podobnego żaden astronom wcześniej nie zaobserwował.

Zielone ludziki

Z niezwykłą wieścią Jocelyn udała się natychmiast do swojego naukowego przełożonego, którym był profesor Tony Hewish. To on zaprojektował radioteleskop i szefował jego budowie – urządzenie miało umożliwić mu badanie kwazarów, obiektów podobnych do gwiazd, emitujących ciągłe promieniowanie radiowe. Szybkie impulsy, które namierzyła Bell, zupełnie nie odpowiadały jego oczekiwaniom. Stwierdził, że muszą być pochodzenia ziemskiego, bo nic w kosmosie nie może wysyłać takich sygnałów.

Fakty były jednak bezlitosne: syg­nały dolatywały na Ziemię wedle czasu gwiazdowego, innego niż ziemski. Musiały pochodzić spoza planety. Stąd pojawiło się przypuszczenie, że mogła je wysyłać poza­ziemska cywilizacja. Niezwykłemu źródłu nadano kryptonim: LGM-1, co było skrótem od little green men (po polsku: zielone ludziki).

Jocelyn Bell wspominała potem, że w okolicach Bożego Narodzenia złożyła Tony’emu Hewishowi niespodziewaną wizytę w jego gabinecie, aby omówić z nim szczegóły obserwacji. Okazało się, że Hewish z kolegami z wydziału astronomicznego odbywa właśnie naradę, której celem jest ustalenie, jak należy przedstawić ludzkości szokujące odkrycie, tak aby nie wywołać paniki. Doktorantka poczuła, że nie jest traktowana fair: dlaczego nie zaproszono jej na obrady? Nie zadręczała się jednak tym pytaniem zbyt długo, tylko wróciła do swojej pracy polegającej na analizie zapisanych na papierowej taśmie wyników. Tylko ona się tym zajmowała, Hewish nie był zainteresowany tą benedyktyńską robotą. Jocelyn pomyślała, że gdyby udało się jej znaleźć drugie, podobne źródło, może udałoby się rozwikłać zagadkę.

I rzeczywiście, po przejrzeniu setek metrów taśmy natrafiła na sygnały pochodzące z innej części nieba. Również były niezwykle regularne, choć tym razem okres wynosił 1,2 s. Po znalezieniu drugiego źródła hipoteza o zielonych ludzikach upadła. Co wcale nie znaczy, że odkrycie nie okazało się sensacją. To, co na papierowej taśmie zauważyła Jocelyn Bell, było bowiem śladem istnienia pierwszego znanego ludzkości pulsara: PSR B1919+21.

Podczas ogłoszenia nowiny na wewnętrznej konferencji w Cambridge pod wielkim wrażeniem kosmicznego znaleziska był tytan brytyjskiej astronomii Fred Hoyle. Jocelyn była zaś pod wielkim wrażeniem Freda Hoyle’a, który widząc wyniki po raz pierwszy, od razu oszacował, że źródłem fal radiowych musi być specyficzny rodzaj gwiazdy neutronowej (pozostałość po wybuchu supernowej). Ta sformułowana w pośpiechu hipoteza do dziś pozostaje w mocy.

Już w lutym 1968 r. Hewish i Bell ogło­sili odkrycie na łamach „Nature”. W 1974 r. zaś zostało ono nagrodzone Noblem z fizyki. Najważniejszy naukowy laur otrzymali: po pierwsze Tony Hewish, projektant obserwatorium, po drugie Martin Ryle, pionier radioastronomii, niewątpliwie bardzo zasłużony, a po trzecie i najważniejsze ­– już nikt. Odkrywczyni pulsarów Jocelyn Bell (wówczas nosząca już nazwisko Bell Burnell) nagrody ­nie dostała.

Wspomniany wyżej Fred Hoyle uznał to wówczas za poważny błąd. Ale sama Jocelyn nie zgłosiła żadnych pretensji. Była młoda, była z Irlandii Północnej, była kobietą – życie zdążyło już nauczyć ją pokory. Jako dziecko oblała państwowy egzamin dla 11-latków – gdyby była chłopcem, zdałaby go, bo od dziewczynek żądano lepszych wyników ze względu na mniejszą liczbę miejsc w żeńskich szkołach. Na wydziale astronomii University of Glasgow też nie miała łatwo: była jedyną dziewczyną i gdy wchodziła do sali wykładowej, ze studenckich ław zawsze rozlegały się gwizdy i okrzyki. Nie reagowała.

Nie po raz pierwszy Jocelyn milczała. I nie ostatni.

Równość, prostota i prawda

Gdyby Jocelyn Bell Burnell dostała Nagrodę Nobla, pewnie jej życie potoczyłoby się zupełnie inaczej. Stałaby się częścią najściślejszej naukowej elity. Najlepsze uniwersytety i obserwatoria toczyłyby o nią boje. A tak była tylko skromnym doktorem astronomii, z ciekawym, ale pojedynczym osiągnięciem w postaci publikacji w „Nature”. Miała swoje 15 minut sławy, zdjęcia w gazetach – jako maskotka, twarz wielkiego odkrycia. Twarz, a nie mózg. Bo za mózg uchodził oczywiście Tony Hewish. „Kto odkrył Amerykę – pytał retorycznie noblista, odpowiadając na zarzut o pominięcie Jocelyn. – Kolumb czy majtek na bocianim gnieździe?”.

Zostawmy jednak Hewisha pozującego w stroju Kolumba i zajmijmy się Jocelyn, bo jej losy są znacznie ciekawsze. Jak wspominaliśmy, niedługo po odkryciu pulsarów wyszła za mąż. Wkrótce też urodziła syna. Jej małżonek, urzędnik państwowy, co kilka lat przydzielany był do placówki w innej miejscowości – Jocelyn jeździła razem z nim. Southampton, Londyn, Edynburg… Za każdym razem musiała zaczynać karierę od początku. Odkrywczyni pulsarów brała każdą pracę – byle na uczelni lub w obserwatorium. Zajmowała się administracją i techniczną stroną badań. Po jakimś czasie dostrzegano jej umiejętności, otrzymywała zadania lepiej odpowiadające jej wiedzy i talentowi – lecz znowu mąż jechał za pracą do innego miasta, ona zaś jechała za mężem. Wspominała po latach, że ten okres jej życia był jak pechowa partia w węże i drabiny: powolne pięcie się w górę, a potem szybki upadek na sam dół. I znów mozolna wspinaczka. I znów nowy początek.

W 1991 r. jej syn osiągnął pełnoletność. Dwa lata później Jocelyn rozwiodła się. Skończyła 50 lat. I jej kariera znów rozkwitła. Została profesorem brytyjskiego Open University, profesorem wizytującym w Princeton i Oksfordzie. Kierowała Królewskim Towarzystwem Astronomicznym i brytyjskim Instytutem Fizyki. BBC nakręciło o niej film: jeden z trzech odcinków miniserialu Piękne umysły o trojgu wybitnych naukowców brytyjskich.

Nigdy nie wspomniała, że ma do kogokolwiek żal o nieuwzględnienie jej w noblowskim werdykcie. Choć nigdy też nie przyznała, że nagroda jej się nie należała. Kto wie, może ta skromna, ale też pełna godności postawa ma związek z tym, że Jocelyn dostała Nobla na długo przed tym, jak odkryła pulsary? W 1947 r., kiedy była czteroletnią dziewczynką i mieszkała z rodzicami w północnoirlandzkim Lurgan. Właśnie wtedy Pokojową Nagrodę Nobla otrzymało Religijne Towarzystwo Przyjaciół, czyli kwakrzy.

Aha, chyba nie wspomnieliśmy: Jocelyn jest kwakierką, z kwakierskiej rodziny. A kwakrzy ponad wszystko cenią pokój, równość, prostotę i prawdę. Uważają, ­że przed nikim nie trzeba uchylać kapelusza. Wierzą też w możliwość osobistego kontaktu z Bogiem. Sama Jocelyn Bell Burnell w wywiadzie udzielonym BBC w 2006 ­r.­ opowiadała, że wiele razy doświadczała osobiście boskiej obecności. Ale zupełnie nie wierzy w to, że Bóg stworzył świat lub że światem kieruje albo choćby słucha ludzkich modlitw. „Nie modlę się o pogodę na jutro, bo Bóg nie gra z nami w tę grę” – powiedziała. Zwierzała się wówczas również, że jako osoba religijna, a zarazem astronom wiele razy rozmyślała o przyszłości wszechświata, o odległych czasach, kiedy zgaśnie nasze Słońce, a po wszystkich innych gwiazdach pozostaną stygnące zgliszcza i czarne dziury. Jak wizję tego nieuchronnego końca pogodzić z nadzieją? Oto odpowiedź Jocelyn: „Moim zdaniem nadzieja nie oznacza, że wszystko w końcu będzie dobrze. Chodzi o uznanie, że są na tym świecie rzeczy, które mają wartość, które są dobre, i że warto wkładać w nie wysiłek, pracować nad nimi, pomagać”.

6 września 2018 r. Jocelyn Bell Burnell otrzymała Special Breakthrough Prize. „Muszę przyznać, że odebrało mi mowę – opowiadała wtedy dziennikarzom. – Nie spodziewałam się czegoś takiego w najśmielszych marzeniach”.

Pod względem finansowym Break­through Prize to najwyższa nagroda, jaką może dostać naukowiec: 3 mln dolarów. Laureatka ogłosiła, że całą sumę przeznaczy na stypendia dla dziewczyn i przedstawicieli mniejszości etnicznych studiujących fizykę.

Artykuł został pierwotnie opublikowany w kwartalniku 1/2019 pod tytułem Kosmiczne różności Łukasza Kaniewskiego.


 

Czytaj również:

Kosmiczne różności Łukasza Kaniewskiego – 2/2017 Kosmiczne różności Łukasza Kaniewskiego – 2/2017
i
Mark Raczkowski
Kosmos

Kosmiczne różności Łukasza Kaniewskiego – 2/2017

Łukasz Kaniewski

Księżycowy pył

Ech, ten pan Twardowski, magik świszczypała, w głowie mu tylko tajemne receptury i karczemne koncepty, sprzątaniem się nie para.

Pewnie dlatego Księżyc jest okropnie zakurzony. Drobinki pyłu unoszą się tuż nad jego powierzchnią (na wysokości do 10 cm). Daje to piękny efekt wizualny: horyzont na Księżycu błyszczy. Zjawisko to zachwycało załogi lądowników Apollo, choć jego kontemplację nieco zakłócał niepokojący zapach: naładowany elektrycznie kurz przyczepiał się do kos­micznych skafandrów i gdy trafiał do lądownika, reagował z tlenem, na skutek czego wydzielała się woń przypominająca odór strzelniczego prochu. Powodował też problemy zdrowotne. Podczas misji Apollo 17 astronauta Jack Schmitt cierpiał na dolegliwość nazwaną roboczo „księżycowym katarem siennym”, ponieważ pył z zanieczyszczonego skafandra trafił do jego dróg oddechowych.

Czytaj dalej