Przestrzeń pełna niespodzianek. Rzeczy, które nie powinny istnieć, a istnieją lub powinny istnieć, a ich nie ma
Gwiazdy nie mogą „zniknąć”. Mogą eksplodować lub doświadczyć krótkiego okresu zwiększonej jasności, ale nie znikają tak po prostu. A jednak fotograficzny dowód wskazuje trzy gwiazdy wyraźnie widoczne na pierwszym zdjęciu, a nie widać ich na drugim.
Co mogło spowodować tak szybkie pociemnienie gwiazd? Jedna z proponowanych teorii przyjmuje, że to nie trzy gwiazdy, ale jedna. Być może gwiazda rozjaśniła się na krótki czas, na przykład w wyniku szybkiej erupcji magnetara. W tym czasie być może przeszła na drodze obserwacji czarna dziura o masie gwiezdnej, powodując grawitacyjne soczewkowanie, zniekształcenie i rozbicie obrazu na trzy pozorne źródła światła na krótki czas. Problem w tym, że takie zdarzenie byłoby niezwykle rzadkim zbiegiem okoliczności. Są inne zdjęcia astronomiczne wykonane w latach 50., ukazujące podobne szybkie znikanie wielu gwiazd. W niektórych przypadkach gwiazdy są oddzielone od siebie o minuty kątowe, co byłoby trudne do wytworzenia przez soczewkowanie grawitacyjne.
Niektórzy przypuszczają, że być może to wcale nie były gwiazdy. Trzy jasne punkty znajdują się w odległości 10 sekund kątowych od siebie. Jeśli były to trzy pojedyncze obiekty, to coś musiało wywołać ich rozjaśnienie. Biorąc pod uwagę okres około 50 minut, to zasady fizyki i prędkość światła wymagałyby, aby były one oddalone od siebie o nie więcej niż sześć jednostek astronomicznych. Jakakolwiek bowiem chmura substancji kosmicznej, nawet najgęstsza, nie mogłaby przesłonić aż trzech obiektów położonych w różnych odległościach w przestrzeni kosmicznej. Alternatywnie można przyjąć, że świecące obiekty znajdowałyby się w odległości nie większej niż dwa lata świetlne. Mogły to być obiekty Obłoku Oorta, gdzie jakieś wydarzenie spowodowało ich rozjaśnienie w tym samym czasie. Późniejsze obserwacje nie mogły ich znaleźć, ponieważ od tego czasu dryfowały po swoich orbitach. Albo coś innego… I tu się zatrzymamy, bo kończą się naukowe spekulacje, a otwiera świat dzikiej wyobraźni.
Uwaga na kosmiczne gwizdki i skoki na wykresach
Owe znikające gwiazdy z połowy XX wieku to zagadka dość stara. Zagadką znacznie nowszą i częściej dziś roztrząsaną w licznych publikacjach są tzw. szybkie rozbłyski radiowe (ang. „fast radio bursts”, FRB). Od czasu wykrycia pierwszego FRB w 2007 roku astronomowie próbują wyjaśnić źródła tego tajemniczego zjawiska. Niektórzy twierdzą, że źródłem mogą być pulsary, które są silnie naładowanymi magnetycznie gwiazdami neutronowymi, albo że FRB pochodzą z potężnych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe o intensywnych polach magnetycznych, zwanych również magnetarami, lub z kataklizmów, takich jak zderzenia gwiazd lub zapadanie się gwiazd neutronowych w czarne dziury.
O ile FRB same w sobie nie są dziś czymś niespodziewanym i zaskakującym, o tyle regularności, cykle i wzorce w ich występowaniu są co najmniej zastanawiające. Ziggy Pleunis z uniwersytetu w Toronto wraz z zespołem odkrył w ostatnim czasie dwadzieścia pięć FRB, powtarzających się w złożonych wzorach. Powiększa to grono FRB „powtarzających się”, które błyskają z tego samego miejsca na niebie więcej niż raz. Większość wybucha raz, a następnie znika. Według serwisu „Universe Today”, tylko 29 z tysiąca wykrytych do tej pory FRB zostało uznanych za powtarzające się, co oznacza, że nowe dane mogą prawie podwoić liczbę znanych cyklicznych rozbłysków. Niektóre z tych sygnałów pojawiają się w zadziwiająco regularnych odstępach czasu. Jeden z sygnałów, który zadziwił astronomów, pulsował co 20 minut od co najmniej 1988 roku.
Tajemniczość zjawiska pogłębia wychwycony pod koniec ubr. przez SETI Institute Allen Telescope Array (ATA), dziwny „kosmiczny gwizdek” FRB 20220912A. Astronomowie obserwowali ponad trzydzieści eksplozji rzadkiego powtarzającego się szybkiego wybuchu radiowego, który zmieniał częstotliwość, migając w zagadkowym, nigdy wcześniej niewidzianym wzorze (1). Odkryto, że wybuchy promieniowania z FRB 20220912A przesunęły się w dół pod względem częstotliwości, a po przekonwertowaniu na nuty, grane na ksylofonie, przesunięcie to brzmiało jak opadający ton gwizdka.
Inny z kolei zespół, kierowany przez badaczy z uniwersytetu w Toronto, odkrył niedawno osiem sygnałów pozaziemskich, które wydają się mieć znamiona sygnatur technologicznych. Badanie, opublikowane w czasopiśmie „Nature Astronomy”, nie głosi, że znalazło dowody na istnienie inteligentnych kosmitów, ale naukowcy, którzy wykorzystali do rozpoznawania wzorców w sygnałach sztuczną inteligencję, uważają to za obiecujący sposób poszukiwania inteligencji pozaziemskiej. By odróżnić sygnały pozaziemskie od zakłóceń generowanych przez ludzi, zespół przeszkolił swoje narzędzia uczenia maszynowego na symulacjach obu rodzajów sygnałów. Skorzystali z algorytmu o nazwie Ma. Naukowcy przeanalizowali za jego pomocą 150 terabajtów danych z Green Bank Telescope w Wirginii Zachodniej, łącznie obserwacje 820 gwiazd w pobliżu Ziemi, i odkryli osiem sygnałów z pięciu gwiazd znajdujących się w odległości od 30 do 90 lat świetlnych.
Odkryć sygnałów, które „nie mają prawa być takimi, jakie są”, jest więcej. Kolejny zagadkowy przykład to odebrany w grudniu 2018 r. sygnał z magnetara XTE J1810-197, który został odkryty w 2003 r. Był to powrót do aktywności po ponad dekadzie ciszy radiowej. Od tego czasu magnetar, który znajduje się około 8 tys. lat świetlnych od Ziemi, nadal emituje impulsy radiowe w kierunku naszej planety. W czasopiśmie „Nature Astronomy” opublikowano pracę, w której naukowcy analizują impulsy radiowe XTE J1810-197 i odkrywają zagadkowe „chybotanie” w tych sygnałach. Dalsza analiza wykazała, że fluktuacji tych nie można wyjaśnić żadnym znanym zachowaniem magnetarów. Znaczy to zapewne, że nasza wiedza o tych obiektach jest niekompletna i uczy naukowej skromności.
Skromności uczy też historia słynnego sygnału „Wow!” odebranego w 1977 r. przez Jerry’ego E. Ehmana. Odczyt sygnału odebranego przez radioteleskop Big Ear w Delaware (Ohio) znany też jako „6EQUJ5” wskazywał na sygnał trzydziestokrotnie silniejszy od docierających z kosmosu szumów. Ustalono, że pochodził prawdopodobnie spoza Układu Słonecznego, z gwiazdozbioru Strzelca, z okolic grupy gwiazd Chi Sagittarii. Sygnał trwał 72 sekundy, a jego charakterystyka czyniła go idealnym kandydatem do miana pierwszego przekazu od kosmitów. Ehman przechwycił go, pracując nad projektem SETI. Jednak „Wow!” nie powtórzył się. Naukowcy przez parę dekad nasłuchiwali, ale dalszego ciągu nie było. Od tego czasu silnych anomalnych sygnałów odebrano sporo, jednak w żadnym ze znanych przypadków nie wyjaśniono pochodzenia, natury i nic nie wiadomo o ewentualnych „odpowiedzialnych” za te sygnały.
Cegła i dziura z naszej Galaktyki
O sygnałach można długo, ale są również realne obiekty, których istnienie trudno wytłumaczyć. W centrum naszej Galaktyki od dawna wprawia naukowców w zakłopotanie chmura nieprzezroczystego pyłu w kształcie zbliżonym do prostopadłościanu. Obserwacje, które ujawniają nowe dane dotyczące jej składu, pogłębiają tajemnicę. Chmura, nazywana także „cegłą” ze względu na jej wizualną nieprzenikalność i kształt, miała, według oszacowań, mieć masę ponad sto tysięcy razy większą od masy Słońca. Według obecnego stanu wiedzy, tak gęsty obłok powinien produkować nowe, masywne gwiazdy. Ale tak nie jest. Najnowsze obserwacje, wykonane przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, nie ujawniły tam żadnych młodych gwiazd, ujawniły natomiast, że „cegła” składa się nie tylko z gazu. Jak wynika z badania opublikowanego w „The Astrophysical Journal”, jest również wypełniona lodem z tlenku węgla. Nie jest to może jeszcze anomalia sama w sobie, ale obszar ten jest relatywnie ciepły – ma około 60 kelwinów, choć tlenek węgla zazwyczaj zamarza w temperaturze 20 kelwinów. Być może pył wewnątrz „cegły” jest znacznie zimniejszy niż gaz, co powodowałoby, że tlenek węgla wokół cząstek pyłu zamienia się w ciało stałe. Niewykluczone też, że zamarza tam woda, zatrzymując tlenek węgla w lodzie wodnym.
W 2023 r. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba ujrzał w Mgławicy Oriona gromadę prawie 150 swobodnie unoszących się obiektów o masach zbliżonych do Jowisza, niektóre krążące nawet wokół siebie wzajemnie. Naukowcy, którzy je odkryli, nazwali je Jupiter Mass Binary Objects (JuMBO). Wydają się mniejszą klasą obiektów gazowych, różną niż brązowe karły. Te ostatnie są zwykle kilka lub kilkanaście razy większe od Jowisza, zaś JuMBO bywają o połowę mniejsze. Ich temperatura nie przekracza 540 stopni Celsjusza. W parach krążą wokół siebie w odległości ok. dwustu j.a. (odległość Ziemi od Słońca), w cyklach trwających do 20 tys. lat. Gdyby znajdowały się samotnie w przestrzeni kosmicznej, być może łatwiej byłoby je wyjaśnić. Ale ich pojawienie się w parach jest zaskakujące. Zgodnie z istniejącymi modelami naukowymi, nie powinno być możliwe uformowanie pojedynczych obiektów tak małych bezpośrednio z obłoków pyłu i gazu, nie mówiąc już o parach, powiedział dr Pearson. Nawet jeśli byłyby to planety gwałtownie wyrzucone z orbit młodych gwiazd z powodu sił gra-witacyjnych, podobnie niejasne jest, dlaczego tak wiele jest ich par.
Kolejna anomalia to opisana w „The Astrophysical Journal Letters”, niedawno odkryta galaktyka FAST J0139+4328, oddalona od Ziemi o 96 milionów lat świetlnych, która nie emituje żadnego światła ani w zakresie widzialnym, ani w żadnym innym, czyli także nie w podczerwieni czy ultrafiolecie. Nie jest niespodzianką, że w tej „mrocznej galaktyce” dominuje ciemna materia. FAST J0139+4328 składa się z niej prawie w całości, poza niewielką garstką gwiazd. Aby obiekt też namierzyć, grupa chińskich badaczy posłużyła się największym na świecie radioteleskopem FAST położonym w Chinach z anteną o średnicy pięciuset metrów. Według obliczeń zespołu, na masę galaktyki składają się gwiazdy (690 tys. mas Słońca) i neutralny gaz wodorowy (83 mln mas Słońca). Całkowita jej masa barionowa wynosi około 110 mln mas Słońca. Jednak to drobna część całkowitej masy FAST J0139+4328 sięgającej, według badaczy, 5,1 mld mas słonecznych. Oznaczałoby to, że ciemna materia stanowi ok. 98 proc. masy galaktyki.
W odległości 15 tys. lat świetlnych od Ziemi znajduje się czarna dziura o masie siedemdziesiąt razy większej niż Słońce. Odkryty przez badaczy w Narodowym Obserwatorium Astronomicznym Chin (NAOC) obiekt, nazwany LB-1 (2), burzy obowiązujące teorie. Zgodnie z większością modeli ewolucji gwiazd czarne dziury o takiej masie nie powinny istnieć w galaktyce takiej jak nasza. Myśleliśmy dotychczas, że bardzo masywne gwiazdy o składzie chemicznym typowym dla Drogi Mlecznej muszą odrzucić większość gazu, gdy zbliżają się do końca swojego życia. Dlatego nie powinny pozostawać po nich tak masywne obiekty.
Zdjęcie: stock.adobe.com
Zatrzęsienie zbójników
Być może „cegły”, podwójne ni to planety, ni to brązowe karły, zbyt wielkie czarne dziury, to obiekty, których istnienie w kosmosie nie mieściło nam się kiedyś w głowie, ale teraz się do nich musimy przyzwyczaić. Bardziej znanym przykładem takiego czego kiedyś „nie do pomyślenia”, a dziś odkrywanego w masowych niemal ilościach w przestrzeni kosmicznej, są planety „bezpańskie”, „pozasłoneczne”, „zbuntowane” lub „roninowe” (określenie to zaproponowaliśmy kiedyś w „Młodym Techniku” przez skojarzenie ze znanymi z japońskich legend roninami, samurajami bez pana). W języku angielskim z kolei nazywa się je „rogue planets”, co można przetłumaczyć jako „zbójeckie”.
Mowa o populacji planet, które dryfują w przestrzeni kosmicznej bez powiązania z żadną gwiazdą (ang. „free-floating planets”, FFP). Wyniki obserwacji w ostatnich latach coraz silniej sugerują, że nie są one wyjątkami ani rzadkimi przypadkami. Planet we Wszechświecie, co wiemy już właściwie na pewno, jest wielokrotnie więcej niż gwiazd, bo prawie każda gwiazda ma wokół siebie układ planetarny. Zaś planet poza tymi układami, co dopiero zaczynamy sobie uświadamiać, może być również zatrzęsienie. Planety te wędrują przez przestrzeń międzygwiezdną samodzielnie, bez żadnych związków z gwiazdami lub innymi planetami. Są tajemnicze, ponieważ niezwykle trudno je wykryć. Jednak astronomowie są w tym coraz lepsi i dysponują coraz lepszymi narzędziami. W 2021 r. podjęto projekt poszukiwań w Drodze Mlecznej, w regionie konstelacji Skorpiona i Wężownika. Dzięki analizie danych z ponad 20 lat obserwacji z systemu NOIRLab, należącego do Amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki, odkryto najmniej siedemdziesiąt, a być może nawet 170 planet wielkości Jowisza. Na jednym ze zdjęć z obserwacji zaznaczono lokalizacje 115 potencjalnych planet typu FFP, Może być ich tam jednak znacznie więcej.
Ogólnie rzecz biorąc, przyjmuje się dwa sposoby powstawania FFP. Formują się tak jak większość planet, w dyskach protoplanetarnych wokół młodych gwiazd. Planety te tworzą się poprzez akrecję pyłu i gazu. Mogą też formować się tak jak gwiazdy, zapadając się w obłoku gazu i pyłu niezwiązanego z gwiazdą. Mogą one zostać wyrzucone w wyniku interakcji z gwiazdami w układzie podwójnym, mogą zostać wyrzucone w wyniku przelotu innej gwiazdy lub mogą zostać wyrzucone w wyniku zderzeń międzyplanetarnych w układach. Zakłada się współcześnie, że wydarzenie tego rodzaju miało miejsce w dziejach Układu Słonecznego. Co najmniej jeden duży obiekt, o rozmiarach zbliżonych do Jowisza i Saturna, został prawdopodobnie wyekspediowany poza Układ w wyniku dramatycznych wydarzeń zachodzących w fazie formowania się naszego Układu. Dziś przyjmuje się, że albo znajduje się na bardzo odległej orbicie wokół Słońca, albo… cóż, stał się „roninem”. Nie można wykluczyć, że w podobny sposób „znikło” z wczesnego dysku wokół Słońca także kilka mniejszych ciał, ale o tym wiemy niewiele.
Jednak uczeni uważają, że ci „wygnańcy”, czyli planety, które kiedyś krążyły wokół gwiazd i zostały ze swoich rodzimych orbit wyrzucone przez grawitacyjny bilard większych graczy, to jedynie część „roninów”. Obecnie uważa się, że większość błąkających się po Drodze Mlecznej bezpańskich planet nigdy nie miała swojego domu wokół jakiejkolwiek gwiazdy. Masywne gwiazdy wydmuchują gaz z obłoków, z którego mogłyby powstać nowe gwiazdy, ale nie mają szansy. Zapobiegają nie tylko powstawaniu i wzrostowi gwiazd, ale również hamują inne procesy. Tworzy się duża liczba gwiazd niedoszłych, zbitek materii, które nigdy nie przekroczyły progu masy, by stać się gwiazdą. Są jednak wystarczająco masywne, aby pasować do geofizycznej definicji planety. Według badań przeprowadzonych jeszcze w 2012 roku, na każdą tworzącą się gwiazdę przypadają tysiące planet, które nigdy nie miały „swojej gwiazdy”. Planety „roninowe” mogą mieć zresztą jeszcze inne, czasem egzotyczne pochodzenie, na przykład powstawać z fragmentów zniszczonych w wybuchach gwiazd lub innej materii „odpadowej”.
Gdy patrzymy na zjawiska, sygnały, ciała kosmiczne, od których Wszechświat, według starych, obecnie już nieaktualnych, ale wciąż pokutujących wyobrażeń powinien być wolny, nieodmienne nasuwa się wniosek, że nigdy nie powinniśmy widzieć kosmosu jako pustej, zimnej i na ogół nieciekawej przestrzeni. A tak kiedyś niejeden go widział.
Mirosław Usidus
