Wszechświat za bardzo posprzątany. Gdy kosmiczne rachunki za bardzo się zgadzają
Regularne zjawiska, których nie umiemy wyjaśnić lub nie do końca rozumiemy, to szybkie rozbłyski radiowe (FRB), krótkie, intensywne sygnały radiowe, wykrywane z różnych obszarów kosmosu. Niektóre z nich powtarzają się w dziwnie regularnych interwałach czasowych. Znajdujemy też niezwykle symetryczne galaktyki – odkryto kilka galaktyk o zadziwiająco symetrycznych kształtach, np. galaktyka Hoaga (1) ma niemal idealny pierścień otaczający jej centrum.
Mniej więcej co 114 dni, niemal jak w zegarku, galaktyka spiralna o nazwie ESO 253-G003, oddalona o 570 milionów lat świetlnych, rozświetla się niczym fajerwerk. W jej centrum znajduje się supermasywna czarna dziura okrążana przez gwiazdę, która co 114 dni zbliża się do niej na tyle, że część jej materii zostaje pochłonięta, powodując rozbłysk światła o wielu długościach fal. Następnie oddala się, by przy kolejnym zbliżeniu ponownie zostać pochłoniętą. Ze względu na regularność rozbłysków, astronomowie nadali galaktyce przydomek „Old Faithful”, podobnie jak gejzerowi w Parku Narodowym Yellowstone. Przy każdym najbliższym zbliżeniu gwiazda traci około 0,3 procent masy Słońca na rzecz czarnej dziury. To wystarcza do wywołania obserwowanych rozbłysków, jednocześnie pozwalając gwieździe żyć dalej.
Supermasywna czarna dziura emitująca regularne rozbłyski, gdy przekąsza orbitującą gwiazdę, nie jest czymś niespotykanym. Podobnie regularną zidentyfikowano w ostatnich latach. Ta ma dziewięcio-godzinny harmonogram rozbłysków. Astronomowie odkryli w 2019 r. supermasywną czarną dziurę (SMBH) z niezwykle regularnym i napiętym czasowo harmonogramem. Znajduje się w sercu galaktyki Seyfert 2 GSN 069, około 250 milionów lat świetlnych od Ziemi i ma masę około 400 tys. razy większą niż Słońce. Mniej więcej co 9 godzin czarna dziura rozbłyskuje jasnym promieniowaniem rentgenowskim, gdy materiał jest do niej wciągany. Według publikacji, zużywa około czterech księżyców materiału trzy razy dziennie.
Akurat przypadki tych galaktyk czy wielu innych zjawisk, choć uznajemy je za fascynujące i efektowne, znajdują nie najgorsze wyjaśnienie na gruncie znanej nauki. Nie zawsze jednak tak się da.
Zresztą intrygujące i niewyjaśnione regularności obserwuje się w kosmosie całkiem nam bliskim, np. we wnętrzu Ziemi. W artykule opublikowanym w czasopiśmie PNAS naukowcy opisali kilkanaście miesięcy temu odkrycie niewielkich fal magnetycznych w jądrze Ziemi, które, co zastanawiające, pojawiają się regularnie co siedem lat. Jak dotąd nie wiadomo, co odpowiada za powstawanie tych sygnałów i z czym związanym jest ten równy siedmioletni harmonogram.
Kosmiczne pierścienie i struny
Już od prawie dekady znamy „strukturę” złożoną z prawie stu kwazarów, w której osie obrotu czarnych dziur w sercu tych obiektów są wzajemnie skorelowane ze sobą. Jak podkreślali badacze, prawdopodobieństwo, żeby osie obrotu czarnych dziur ułożyły się tak przypadkowo, jest mniejsze niż jeden procent. Pierwsi odkryli to astronomowie z belgijskiego uniwersytetu w Liège na podstawie obserwacji z „Bardzo Wielkiego Teleskopu” (VLT) w Chile. Kwazary, o których mowa, rozkładają się w przestrzeni o rozmiarach miliardów lat świetlnych, a ich światło, które obecnie obserwujemy, pochodzi z okresu, gdy Wszechświat był trzy razy młodszy, niż jest teraz. Osie obrotu czarnych dziur w środku kwazarów układają się równolegle w stosunku do siebie i, jak sądzą uczeni, wzdłuż „włókien”, z których składa się Wszechświat.
Niewyjaśnioną regularnością na znacznie mniejszą skalę jest układ gwiazdy HD 110067, oddalonej od nas zaledwie o sto lat świetlnych, w którym sześć planet o rozmiarach nieco mniejszych od Neptuna krąży w harmonijnym rytmie, po matematycznie doskonałych orbitach. Ten matematycznie doskonały układ wzbudził zainteresowanie naukowców poszukujących obcej technologii, czyli technosygnatur. W systemie HD 110067 nie znaleziono na razie żadnych dowodów na obecność obcych, ale pozostaje on intrygującym celem dalszych obserwacji.
Steve Croft, specjalista ds. radioastronomii pracujący w ramach programu Breakthrough Listen na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, użył wraz z kolegami z zespołu największego na świecie w pełni sterowanego teleskopu, Green Bank Telescope (GBT) w Wirginii Zachodniej, do poszukiwania śladów obcej techniki. Ale takie sygnały są trudne do odróżnienia od naturalnych źródeł fal radiowych i ziemskich sygnałów, takich jak fale radiowe emitowane przez telefony komórkowe podłączone do Wi-Fi czy sieć satelitów telekomunikacyjnych na niskiej orbicie okołoziemskiej. Poszukiwania ostatecznie nie wykryły śladów radiowych obcej cywilizacji, jednak opisane w czasopiśmie „Research Notes of the AAS” wyniki nie eliminują, jak uważa Croft, możliwości wykrycia sygnatur technicznych na HD 110067.
Do nowszych odkryć z cyklu „dlaczego jest tam taki porządek?” należy pierścień szczątków planetarnych, który wydaje się zawierać sześćdziesiąt pięć struktur o rozmiarach naszego Księżyca orbitujących w pobliżu białego karła WD1054-226. Każda z tych struktur przechodzi przez tarczę gwiazdy dokładnie co 23,1 minuty kątowej. W badaniu opublikowanym w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, międzynarodowy zespół naukowców zidentyfikował tam struktury o kształcie raczej nieregularnym (np. podobne do komet) niż obiekty kuliste. Regularność przejść orbitalnych jest zagadką. Zdaniem uczonych mogą być utrzymywane w tak precyzyjnym układzie przez pobliską planetę, zaś planeta ta znajdowałaby się w „zamieszkiwalnej strefie” gwiazdy. Niekoniecznie trzeba się tu doszukiwać sensacji, gdyż „pasterstwo” takie cechuje w naszym Układzie w sposób naturalny Neptuna i Saturna, utrzymujących stabilne struktury pierścieniowe wokół siebie. Jednak tak równe odstępy tak wielu obiektów są bardzo zastanawiające…
W dziwnie równych odstępach występują również tajemnicze namagnetyzowane smugi, które najpierw zaobserwowaliśmy w naszej Drodze Mlecznej a potem okazało się, że przecinają także inne galaktyki. Astrofizyk Farhad Yusuf-Zadeh z Uniwersytetu Northwestern w USA odkrył te zjawiska w naszej Galaktyce jeszcze w latach 80. XX wieku. Według niego, istnieją dwa możliwe wyjaśnienia dla nich. Pierwsze to interakcja między wiatrami galaktycznymi a dużymi chmurami gazu, a drugie to turbulencje w słabych polach magnetycznych pobudzanych przez ruch galaktyki. Do tej pory odkryto około tysiąca takich smug tylko w Drodze Mlecznej. Rozciągają się na długość do 150 lat świetlnych, tworząc zastanawiająco regularny wzór, niczym struny harfy. Obserwacje radiowe ujawniły, że nici te zawierają elektrony wirujące w polach magnetycznych z prędkością światła oraz że pola magnetyczne są wzmacniane wzdłuż całej ich długości (2). Smugi odkryte poza naszą Galaktyką różnią się od tych w naszej Galaktyce. „Niektóre z nich mają niesamowitą długość do 200 kiloparseków”, podaje w „Astrophysical Journal Letters” Yusuf-Zadeh. Naukowcy nie mają silnie potwierdzonego wyjaśnienia, skąd wzięły się te struktury.
Struny galaktyczne to niejedyne budzące pytania struktury widoczne w kosmosie. Niedawno astronomowie odkryli cztery słabo świecące obiekty w formie pierścieni, które w zakresach fal radiowych są niemal idealnie okrągłe i jaśniejsze wzdłuż krawędzi. Nie są one podobne do żadnej klasy obiektów astronomicznych, jakie kiedykolwiek widziano. Obiekty zostały nazwane ORC-ami („dziwnymi kręgami radiowymi” od ang. „odd radio circles”) ze względu na swój kształt i ogólną osobliwość (3). Astronomowie nie wiedzą jeszcze dokładnie, jak daleko znajdują się te obiekty. Wszystkie te obiekty mają średnicę około jednej minuty kątowej (dla porównania, średnica Księżyca wy-nosi 31 minut kątowych). Astronomowie spekulują, że obiekty te mogą być falami uderzeniowymi pozostałymi po jakimś pozagalaktycznym zdarzeniu lub ewentualnej aktywności galaktyki radiowej.
Gdzie bije serce Wszechświata?
W lecie 2023 r. radioastronomowie potwierdzili, że od co najmniej 1988 roku sygnały na Ziemię wysyła regularnie tajemnicze źródło. Naukowcy zdali sobie sprawę z regularności sygnałów dopiero po przeszukaniu danych. Odkryli, że sygnał o nazwie GPMJ1839-10, docierający do Ziemi przez ostatnie 35 lat, to wzmocnienia powtarzające się co dwadzieścia minut trwające ponad 20 sekund. To zdecydowanie zbyt długi sygnał jak na pulsar, który jest w takich przypadkach „zwykłym podejrzanym”. Alternatywna hipoteza przyjmuje, że sygnał może być emitowany przez silnie namagnesowanego białego karła lub magnetar. Dokładna natura fal jest jednak na tyle dziwna, że naukowcy nie są obecnie w stanie określić, co mogło je wytworzyć. Chociaż wydają się one występować w regularnych odstępach czasu, ich intensywność znacznie zmienia się w czasie.
Równie a może nawet bardziej dziwny jest sygnał radiowy, zaliczany do FRB, przypominający w charakterystyce bicie serca. Został odebrany przez uniwersytety w USA i Kanadzie i przeanalizowany w publikacji na łamach „Nature”. FRB 20191221A pochodzi, jak się uważa, z odległej galaktyki i ma anomalną długość w porównaniu z FRB, trwającymi zwykle kilka milisekund. Niedoszukujący się sensacji uczeni twierdzą, że jest to pulsar radiowy lub magnetar „na sterydach”.
Naukowcy doszukują się w sygnałach radiowych nie tylko regularności, ale również „ukrytego wzoru”, prawidłowości, według której mają do nas docierać. Według artykułu opublikowanego w 2015 roku w „New Scientist”, dwóch uczonych, Michael Hippke oraz John Learned z Uniwersytetu Manoa, odkryło regularność w sygnałach FRB – rozpiętości pomiędzy pierwszą a ostatnią długością fali miałyby być, według nich, wielokrotnościami liczby 187,5. Oznaczałoby to rozłożenie źródeł sygnałów na przestrzeni miliardów kilometrów w regularnych odstępach od Ziemi lub też, i taką hipotezę naukowcy uważają za bardziej prawdopodobną, że sygnały pochodzą ze źródeł znajdujących się w Drodze Mlecznej, które emitują w sposób naturalny sygnał o wyższej częstotliwości po sygnale o częstotliwości niższej w odstępach będących wielokrotnościami 187,5. Zjawisko tego rodzaju może powstawać w sposób naturalny, jednak póki badacze nie potrafią jednoznacznie wskazać źródła FRB, nie da się tego łatwo wyjaśnić ani potwierdzić hipotezy, że istnieje „ukryta prawidłowość”. Praca Hippkego i Learneda dopuszczała, jako „możliwość, której nie można wykluczyć”, że sygnały pochodzą ze sztucznego źródła „ludzkiego lub pozaludzkiego”.
Ta ostatnia ewentualność roznieca wyobraźnię, ale wielu co bardziej trzeźwych uczonych zauważa, że gdyby ktoś chciał przesyłać sygnały, które miałyby coś znaczyć, to akurat FRB są niezwykle kosztownym energetycznie sposobem. Zdaniem cytowanej przez „News Scientist” Maury McLaughlin z Uniwersytetu Wirginii Zachodniej, dysponujemy w rzeczywistości niewielką statystycznie próbką sygnałów FRB. Co, jeśli przy większej liczbie danych z obserwacji regularność 187,7 zniknie? – pytała McLaughlin. Warto dodać, iż są sugestie, że FRB mogą mieć jednak pochodzenie ziemskie, a dokładnie – pochodzić od szpiegowskich satelitów, oficjalnie nieistniejących. Mogłyby „udawać” sygnał z dalekiej przestrzeni kosmicznej, aby maskować swoją działalność.
Rozwiązania niektórych „tajemnic” bywają banalne, tak jak historia „perytonów”, sygnałów podobnych pod względem charakterystyki do FRB, odbieranych przez wspomniany już australijski radioteleskop Parkes od 1998 roku. Kilka miesięcy temu okazało się, że pochodziły one z… kuchenki mikrofalowej w kuchni obserwatorium której astronomowie odgrzewali sobie obiady. Historia ta uczy ostrożności w wysuwaniu wniosków, gdy napotykamy w strumieniu danych z naszych instrumentów coś niezwykłego.
Mirosław Usidus
