Podobno w domu, w Falenicy pod Warszawą, ma Pani Profesor teleskop i obserwuje albo kratery na Księżycu, albo pierścienie Saturna, albo po prostu wróble na dachu.
Mam i korzystam z niego dla przyjemności.
Laik zadziera głowę i widzi błyszczące punkty na niebie, które układają się w ciekawe konstelacje. Jak na nie patrzy naukowiec, który ma za sobą kilka dekad obserwacji, prowadzonych także na największych teleskopach na świecie?
Czuję to samo co laik: wciąż i niezmiennie podoba mi się to, co widzę.
Ale wiedza pozwala zobaczyć więcej, np. układy podwójne gwiazd, którymi zajmuje się Pani od końca lat 70. Co w nich takiego intrygującego?
Są wyjątkowe, bo wciąż kryją w sobie zjawiska niewyjaśnione, mimo że sporo wiedzy na ich temat udało mi się pozyskać od momentu rozpoczęcia badań.
Ten moment to wrzesień 1975 r. podczas wakacji po pierwszym roku studiów na Uniwersytecie Warszawskim, który spędziła Pani w obserwatorium w podstołecznym Ostrowiku.
Wtedy właśnie, w gwiazdozbiorze Łabędzia, wybuchła bardzo jasna gwiazda nowa. Dzięki danym obserwacyjnym, zgromadzonym przez polskich uczonych (znalazłam się w ich gronie), dokładnie określono jej naturę: V1500 Cygni. W przypadku tej konkretnej nowej występuje bliski układ podwójny, który składa się z białego karła, emitującego na tyle silne pole magnetyczne, że nie może powstać wokół niego dysk akrecyjny, czyli wirująca struktura składająca się z materii przyciąganej z drugiej gwiazdy układu.
Usłyszałam wówczas, że takie gwiazdy w układach podwójnych złożonych z gwiazdy podobnej do Słońca i białego karła wybuchają. Układy nazywamy kataklizmicznymi. Biały karzeł akreuje (osobom niewprowadzonym w temat wyjaśnię, że akrecja to opadanie rozproszonej materii, za sprawą grawitacji, na powierzchnię ciała niebieskiego) wokół siebie bogatą w wodór materię z otoczki czerwonego karła (podolbrzyma lub olbrzyma). Gdy zgromadzona na powierzchni białego karła warstwa wodoru osiągnie masę krytyczną, dochodzi do wybuchu termojądrowego, którego siła odrzuca otoczkę drugiej gwiazdy. Przez kilka dni, a nawet parę miesięcy, układ podwójny gwiazd staje się 300 tys. razy jaśniejszy od Słońca. Wybuch gwiazdy nowej, porównywany z eksplozją gigantycznej bomby wodorowej, powtarza się w skali od miesięcy do tysiącleci.
Jedną z nowych gwiazd – z ogona gwiazdozbioru Skorpiona – opisała Pani Profesor wraz z kilkoma innymi autorami w „Nature” w 2017 r. Gwiazda rozbłysła na zaledwie 14 dni niemal 600 lat temu. Zauważyli ją i opisali Królewscy Astrolodzy Imperium Koreańskiego z Seulu.
Po raz pierwszy współczesnym astronomom udało się odnaleźć jedną z dawnych gwiazd nowych, o których pojawieniu się pisano przed wiekami. Ponowne odczytanie i właściwa interpretacja obserwacji, poczynionych przez koreańskich uczonych, poszerzyła zakres poszukiwań i w efekcie doprowadziła nas do znalezienia pozostałości (konkretnie: gazowej otoczki wyrzuconej podczas wybuchu) po dawnej nowej gwieździe oraz układu podwójnego, który znajdował się w pobliżu jej centrum. Badania, prowadzone m.in. przy użyciu Southern African Large Telescope (SALT), jednego z największych teleskopów optycznych na świecie, który znajduje się w RPA (Polska i Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika współfinansują pracę tego miejsca), potwierdziły ważną teorię: gwiazdy nowe przechodzą długie cykle aktywności po wybuchu, następnie milkną na tysiące lat, by ponownie rozbłysnąć jako gwiazdy nowe.
Mnie interesują zwłaszcza kataklizmiczne układy podwójne, w których donorem (czyli źródłem materii) jest czerwony olbrzym. Nazywa się je gwiazdami symbiotycznymi. Większość tych gwiazd ma okresy orbitalne od 100 do 1000 dni, co z punktu widzenia teorii ewolucji gwiazd podwójnych jest niemożliwe. Zgodnie z przyjętym bowiem modelem ewolucji gwiazd…
Gwiazd w ogóle, nie tylko symbiotycznych?
Tak – zgodnie z tym modelem, białe karły wcześniej przechodziły przez fazę czerwonego olbrzyma. Co więcej, im gwiazda miała większą masę, tym szybciej ta faza następowała, a czerwony olbrzym zaczynał przekazywać materię do towarzysza. Tymczasem teoria stanowi, mówiąc w dużym uproszczeniu, że przepływ materii z masywniejszej do mniej masywnej gwiazdy ma być dynamicznie niestabilny. W rezultacie doprowadzić do wytworzenia wspólnej otoczki i znacznego zacieśnienia orbity. W skrajnym wypadku ma dojść nawet do całkowitego zlania się gwiazd.
Jeżeli jednak separacja składników tworzących gwiazdy jest duża, przepływ materii i akrecja powstają z wiatru gwiazdowego, co jeszcze bardziej zwiększa separację składników i tym samym okres orbitalny układu podwójnego gwiazd. Nie wnikając w astronomiczne szczegóły, które mogłyby okazać się niezrozumiałe dla laików, w takich warunkach nie mają prawa istnieć układy symbiotyczne gwiazd. Tymczasem takie obiekty jak najbardziej występują! To większość znanych gwiazd symbiotycznych (silnie oddziałujących układów podwójnych, w których biały karzeł akreuje materię z czerwonego olbrzyma) oraz wiele układów podwójnych z gwiazdą, która jest pozostałością po fazie olbrzyma.
Gwiazdy, którymi Pani Profesor się zajmuje, znajdują się więc w dziurach, których nie obejmuje obowiązująca teoria.
Tak właśnie – to obiekty „teoretycznie niemożliwe”. Obserwacje, np. symbiotycznych gwiazd podwójnych, pozwalają jednak obowiązującą teorię poprawić. Co ważne w naszym ziemskim kontekście: wybuchy gwiazd nowych są w dużym stopniu odpowiedzialne za wzbogacenie materii międzygwiazdowej i kolejnych, później powstałych gwiazd w węgiel, azot i tlen oraz neon, sód, aluminium i inne pierwiastki. Poznanie ich cykli życiowych jest więc istotne dla poznania źródła pochodzenia pierwiastków obecnych w naszej Galaktyce, w tym – tych niezbędnych do zaistnienia życia opartego na tlenie, azocie i węglu.
Badania nad układem podwójnym gwiazd przybliżają mnie do odpowiedzi na pytanie, skąd się to wszystko wzięło: traszki w moim ogrodzie, zielone dzięcioły, które przylatują na zimę, ogromne mrowisko, które owady zbudowały pod jedną z sosen w moim ogrodzie w ciągu 12 lat, i nawet ten kot, który łasi mi się teraz do nóg. To zresztą wciąż jakoś nieprawdopodobne. Opowiadam o tym wszystkim na werandzie swojego domu, jakby to były rzeczy od zawsze wiadome. A przecież kilka dekad temu nikomu chyba się nawet nie śniło, że takie hipotezy będziemy mogli sprawdzać eksperymentalnie.
Wiek XX był złotym okresem dla nauki, w tym także dla astronomii. Szkoda, że w ostatnich latach szum medialny towarzyszy odkryciom niekoniecznie najważniejszym.
Jak tzw. zdjęcie czarnej dziury?
To nie jest czarna dziura, bo tego zobaczyć nie sposób, tylko jej cień. I to nie jest zdjęcie, ale obraz uzyskany dzięki interferometrii – technice wykorzystującej zjawisko interferencji fal elektromagnetycznych (radiowych lub świetlnych), czyli powstawania przestrzennego rozkładu amplitudy fali za sprawą nakładania się dwóch lub więcej fal. Metoda interferometrii – opracowana przez Alberta Abrahama Michelsona, amerykańskiego fizyka, urodzonego w Strzelnie na Kujawach, za którą otrzymał Nagrodę Nobla w 1907 r. – pozwala mierzyć długość fal czy wykonywać pomiary kątowe gwiazd. Ale też kontrolować precyzję układów optycznych, co bezpośrednio przełożyło się na efektywność odkryć na nieboskłonie, jakie stały się udziałem astronomów w ostatnich dekadach.
Interferometria pozwala stworzyć cząstkowe obrazy badanego obiektu, np. cienia czarnej dziury. Całościowy stworzymy wówczas, gdy obrazy cząstkowe porównamy z opracowanymi uprzednio modelami. Prowadząc obserwacje, wiemy więc, czego się spodziewać. Wracając do hałasu, jaki podniósł się wokół pierwszego obrazu cienia czarnej dziury: zżymam się w takich sytuacjach, ale od razu też napominam. Lepiej, żeby o nauce pisano, nawet za cenę upraszczania przekazu, niż żeby pomijano ją milczeniem. Jakby nie było o czym mówić.
Jakich zjawisk nie doceniono w medialnych przekazach?
Na przykład postępu technologicznego w obserwacjach naziemnych. Obserwując lądowanie człowieka na Księżycu w lipcu 1969 r. czy lot sputnika po rozgwieżdżonym niebie, ludzie sądzili, że na Ziemi nie sposób dokonać w astronomii niczego spektakularnego. Największe nadzieje budziły badania kosmiczne. Tymczasem obecnie wiele z tego, co najważniejsze, dzieje się na powierzchni naszej planety, m.in. za sprawą Very Large Telescope (VLT), czyli kompleksu 10 teleskopów optycznych, który znajduje się na wzgórzu Cerro Paranal na pustyni Atacama w północnym Chile (VLT to część Europejskiego Obserwatorium Południowego; Polska współtworzy je od 2015 r.).
Nowoczesne teleskopy pozwalają też odkrywać i badać duże populacje gwiazd w innych galaktykach. Od lat z powodzeniem odkrywam więc wraz ze współpracownikami gwiazdy symbiotyczne. Kiedyś w Drodze Mlecznej zlokalizowaliśmy ich ok. 100, a ostatnio m.in. w Wielkiej Galaktyce Andromedy i obłokach Magellana opisaliśmy blisko 200 takich gwiazd.
Niezmienne pozostaje w astronomii poczucie obserwatora, że jest obywatelem Ziemi w ogóle, a nie konkretnego na niej miejsca.
Granicę poznania wyznaczają narzędzia i możliwości przyswojenia informacji?
Każdy nosi ją więc w sobie. Dla niektórych żaden horyzont nie będzie dość odległy, żeby usiłować go przekroczyć. Wyobraźnia innych, oszczędzając im wątpliwości, nie pozwoli im wyjrzeć poza własny kosz na śmieci.
Dlaczego śmietnik miałby komuś tak szczelnie zamykać perspektywę?
Bo tak zginie homo sapiens: nie na skutek globalnego ocieplenia, ale przytłoczony konsumpcjonizmem i wynikającą z tego nadprodukcją śmieci.
Niezmienność Wszechświata, który będzie istniał nawet wówczas, kiedy nie będzie już człowieka ani jego cywilizacji, uczy pokory.
To paradoksalne: badamy gwiazdy – niektórzy oddają się nawet marzeniom o podboju Kosmosu – a wielu z nas nie starcza wyobraźni, by zająć się poważnie np. ograniczeniem produkcji plastiku. Tymczasem to jest problem jutra. Podobnie jak dostęp do wody pitnej. Prowadząc badania w obserwatorium astronomicznym w RPA, bywałam tam również w sezonie wydzielania np. 40 l wody dziennie na mieszkańca, więc wiem, o czym mówię.
A my tu sobie o białych karłach.
Nie potrafiłabym zajmować się tylko nimi. Od dziecka interesowała mnie przyroda – ożywiona i nieożywiona. Wszystko, co jest wokół mnie.
W Kosmosie też nie brakuje rzeczy zbędnych, pozostawionych tam przez człowieka – od zużytego sprzętu kosmicznego po worki z moczem. Czemu po sobie nie sprzątamy?Kosmos zaczyna pod tym względem przypominać Himalaje. Największym problemem nie są jednak stacje badawcze czy opuszczone dawno temu sputniki, tylko satelity telekomunikacyjne. Można byłoby wysłać automat, który by je pozbierał, ale że nie jest to problem łatwy do rozwiązania, na dodatek kosztuje, więc na razie jedynie kontrolujemy kosmiczne śmieci, by się nie zderzyły. Zasadniczy problem jest wciąż taki sam: człowiek nie ma w sobie pokory, a nasze pokolenie żyje tak, jakby nie miało znaczenia, co będzie po nas. Kiedy widzę sterty śmieci w lasach albo zdjęcia pożarów wysypisk, mam wrażenie, że jestem na planie filmu katastroficznego. Deklaracje, że jednak myślimy o przyszłych pokoleniach, więc np. porzucimy węgiel na rzecz tzw. czystej energii, brzmią dla mnie niewiarygodnie. W tym samym czasie obserwuję bowiem, jak ludzie bezmyślnie zużywają duże ilości jednorazowych toreb plastikowych, mimo informacji, jak niszczące są…
