Coraz więcej zaskakujących zjawisk w kosmosie. Wszechświat pełen niespodzianek
Na przykład gdy niedawno zespół naukowców zmierzył światło pochodzące od białego karła w Drodze Mlecznej, znanego jako WD1054-226, wykorzystując dane z naziemnych i kosmicznych teleskopów, okazało się, że zachodzą spadki blasku odpowiadające sześćdziesięciu pięciu równomiernie rozmieszczonym obłokom szczątków planetarnych (1) okrążających gwiazdę co 25 godzin. Badacze doszli do wniosku, że niezwykła regularność tranzytujących struktur, które przyćmiewają światło gwiazdy co 23 minuty, sugeruje, że są one utrzymywane w tak precyzyjnym układzie przez pobliską planetę. Jednak to tylko hipoteza, bo na razie oficjalnego wyjaśnienia tej zdumiewającej precyzji nie ma.
W pracy na ten temat, opublikowanej w "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society", opisywane są struktury wielkości Księżyca, ale raczej nieregularne i pyłowe (co przypomina komety) niż stałe, kuliste ciała. Planeta, która mogłaby powodować to zjawisko, znajdowałaby się w "strefie zamieszkiwalnej" gwiazdy, czyli na orbicie o odpowiedniej odległości umożliwiającej istnienie wody w stanie ciekłym. Bez wpływu grawitacyjnego na te obiekty tarcie i zderzenia spowodowałyby rozproszenie struktur, a regularność znikłaby. Na podobnej zasadzie, na jakiej Neptun i Saturn, grawitacyjnie oddziałując, stabilizują struktury pierścieni wokół siebie.
Oczywiście zdumiewająca regularność przyćmień pobudziła wyobraźnię poszukiwaczy obcych cywilizacji, którzy uważają, że mogłyby to być struktury stworzone sztucznie i dlatego tak regularne. Nie jest to jednak zbyt prawdopodobne, gdyż biały karzeł powstał, jak na realia kosmiczne, niedawno, najwyżej miliard lat temu. Życie, a już szczególnie zaawansowana cywilizacja miałaby za mało czasu od wcześniejszej fazy czerwonego olbrzyma.
Precyzyjna regularność zjawisk kosmicznych zawsze zastanawia, choć oczywiście zazwyczaj nie potrzeba obcych, by ją wyjaśnić. W styczniu 2022 roku australijscy naukowcy podali, że odkryli nieznany wirujący obiekt w Drodze Mlecznej, niepodobny do niczego, co widziano wcześniej. Obiekt ten, jak wynika z obserwacji, co 18 minut przez pełną minutę uwalnia potężny impuls energii radiowej. Został odkryty po raz pierwszy przez studenta Tyrone’a O’Doherty’ego z Uniwersytetu Curtin.
Zespół naukowców ustalił potem, że znajduje się około 4 tys. lat świetlnych od Ziemi, jest bardzo jasny i ma niezwykle silne pole magnetyczne. Obiekty we Wszechświecie, które włączają się i wyłączają, nie są nowością dla astronomów. W przypadku tej nowej obserwacji pojawiają się propozycje wyjaśnień odwołujące się do znanych zjawisk. Więc podejrzewa się, że może chodzić o gwiazdę neutronową lub białego karła, powstałego po zapadnięciu się dużej gwiazdy. Jednak nie wszystko w obserwacjach zgadza się ze znanymi modelami.
Tajemnicze smugi przecinają Drogę Mleczną
Wiele niespodzianek przynoszą ostatnio coraz dokładniejsze obserwacje centrum i otoczenia Drogi Mlecznej. Na przykład obrazy, uzyskane za pomocą ultraczułego radioteleskopu MeerKAT w Afryce Południowej, ukazują tajemnicze struktury, których nigdy wcześniej nie widzieliśmy. Mowa o około tysiącu "włókien" magnetycznych, które mają nawet do 150 lat świetlnych długości, występujących znów w zaskakująco regularnych układach.
Jest ich dziesięć razy więcej, niż nam się dotychczas wydawało, od czasu odkrycia pierwszych z nich w latach 80. XX wieku. "Przez długi czas badaliśmy pojedyncze włókna, patrząc na nie nie tak jak należy", mówi w komunikacie prasowym astrofizyk Farhad Yusef-Zadeh z Uniwersytetu Northwestern. "Teraz wreszcie widzimy szerszy obraz - panoramę wypełnioną mnóstwem włókien i mamy szansę lepiej zrozumieć, czym są".
Mimo że znajduje się zaledwie około 25 tys. lat świetlnych od nas (czyli w kategoriach kosmicznych niedaleko), centrum naszej Galaktyki jest bardzo trudne do obserwacji, ponieważ spowijają je chmury pyłu i gazu, które blokują wiele długości fal świetlnych, w tym zakres optyczny. Sięgamy więc po instrumenty pracujące w zakresach, które pozwolą nam prześwietlić te obłoki.
MeerKAT, obsługiwany przez Południowoafrykańskie Obserwatorium Radioastronomiczne (SARAO), jest jednym z najbardziej zaawansowanych teleskopów radiowych na świecie. Od czasu otwarcia oka w 2016 roku daje nam niespotykany wcześniej wgląd w centrum galaktyki. Zdjęcie, które obiegło media (2), to prawdziwy hit. Powstało z dwustu godzin danych obserwacyjnych, zebranych w ciągu trzech lat. Pokazuje region centrum Galaktyki w zakresie fal radiowych. Yusef-Zadeh i jego zespół usunęli tło z obrazu, odsłaniając struny magnetyczne w gromadach wokół centrum galaktyki.
Nie jest jasne, czym te smugi są ani w jaki sposób powstały. Wiadomo, że zawierają elektrony pochodzące z promieniowania kosmicznego, wirujące we włóknach pól magnetycznych z prędkościami bliskimi prędkości światła. Wiemy też, że pola magnetyczne wzmacniane są na całej długości wszystkich włókien a elektrony przyspieszane, ale nie wiemy, jaki mechanizm za to odpowiada.
W 2019 roku poprzednie badania za pomocą MeerKAT ujawniły istnienie gigantycznych pęcherzy w zakresie radiowym rozciągających się nad i pod płaszczyzną galaktyki, będących czymś innym niż znane wcześniej pęcherze Fermiego w zakresie promieniowania gamma, odkryte w 2010 roku. Możliwe, że włókna są z nimi powiązane, ale nie jest to dokładnie zbadane.
Młodzieńcza gwiazda i blanety
Może nie nieznanym, ale jednak niezwykłym zjawiskiem jest odkryta niedawno rekordowo młoda, bo zaledwie 33-letnia gwiazda SN 1987A. W 1987 roku, w galaktyce satelitarnej w stosunku do Drogi Mlecznej, 170 tysięcy lat świetlnych od Ziemi, odkryto, jak czytamy w "The Astrophysical Journal", coś, co uległo zderzeniu i, jak się okazało, stało się zupełnie nową gwiazdą neutronową. Jeśli obserwacje zostaną potwierdzone, to będzie najmłodsza znana ludzkości gwiazda neutronowa. Do tej pory najmłodszą pozostałością po supernowej była licząca 330 lat Kasjopea A, znajdująca się około 11 tysięcy lat świetlnych od Ziemi w Drodze Mlecznej.
Analizując wysokiej rozdzielczości zdjęcia z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile, zespół astronomów zauważył wewnątrz jądra supernowej gorącą "plamę", która prawdopodobnie jest obłokiem gazu osłaniającym gwiazdę neutronową. Sama gwiazda jest zbyt mała, aby można było wykryć ją bezpośrednio - ma masę 1,4 razy większą od masy Słońca, mieści się w kuli o średnicy zaledwie 24 km. Potrzeba czasu, aby potwierdzić istnienie tej gwiazdy. Pył i gaz wokół supernowej muszą opaść, aby astronomowie mogli z całą pewnością stwierdzić, że ta niezwykle młoda gwiazda naprawdę istnieje.
Tak młoda gwiazda to zjawisko zapewne nie tak dziwne jak planety krążące wokół czarnych dziur. Wprawdzie nie ma jeszcze żadnych obserwacji, które by potwierdzały ich istnienie, ale są uczeni, którzy zapewniają, że planety, bo tak nazywa się te, które mają okrążać czarne dziury, muszą być rzeczywistością. Możliwości ich formowania się wokół czarnej dziury opisali japońscy naukowcy, Keiichi Wada, Yusuke Tsukamoto i Eiichiro Kokubo, w pracy opublikowanej w lipcu 2020 r. w repozytorium arxiv.org.
Supermasywne czarne dziury znajdują się w centrach dużych (i niektórych małych) galaktyk. Są one podobne do "zwykłych" czarnych dziur, z tą różnicą, że są mają niewyobrażalnie wielką masę, miliony a nawet miliardy razy większą od masy Słońca.
Tworzą się i rosną wraz z galaktyką-gospodarzem, zasilane gazem i pyłem (oraz sporadycznie gwiazdami), które spadają do jądra galaktyki. Przed wpadnięciem do środka materiał ten tworzy wokół czarnej dziury ogromny płaski dysk, zwany dyskiem akrecyjnym. Dysk ten może być niewiarygodnie gorący i wydzielać naprawdę oszałamiające ilości promieniowania (wtedy galaktyki wokół nich nazywamy aktywnymi).
Czasami jednak, znacznie dalej niż supergorący dysk akrecyjny, znajduje się drugi współpłaszczyznowy dysk, składający się z dużo chłodniejszego gazu i pyłu. Ta część dysku może rozciągać się od kilku do kilkudziesięciu lat świetlnych od czarnej dziury i chociaż skala jest dużo, dużo większa, to warunki tam panujące są podobne do dysku gazu i pyłu wokół nowo formującej się gwiazdy.
Dysk wokół supermasywnej czarnej dziury jest znacznie większy (setki bilionów kilometrów średnicy w porównaniu z setkami milionów w przypadku gwiazdy), co oznacza również, że jest w nim o wiele więcej materiału, z którego mogą formować się obiekty, dużo obiektów, miliony, a nawet miliardy razy więcej materiału. To wystarczająco dużo materii, aby utworzyć wielkie liczby dużych i mniejszych planet (3).
Jeśli warunki są odpowiednie, czarna dziura o masie milion razy większej od masy Słońca może tworzyć blanety w ciągu około 70-80 milionów lat, czyli dłużej niż to dzieje się wokół gwiazdy, ale mogą one osiągać rozmiary od dwadzieścia razy większej niż masa Ziemi (czyli mniej więcej o masie Neptuna) do trzy tysiące razy masywniejszych niż Ziemia, dziesięciokrotnie masywniejsze niż Jowisz.
Większa czarna dziura ma większy dysk i może wyhodować większe planety do tego stopnia, że mogą one zbliżyć się do masy brunatnego karła. Powstałe tak planety mogą uzyskiwać energię z promieniowania wewnętrznej części dysku akrecyjnego, choć należy wątpić, czy przy tak ekstremalnym promieniowaniu byłaby szansa na sprzyjające życiu warunki.
Mirosław Usidus
