wszechświat
Autor: Anna Frebel | dodano: 2012-12-18
Cztery gwiezdne noce

W najsuchszym miejscu Ziemi pani astronom przesiewa światło gwiazd, aby odnaleźć klucz do zrozumienia ewolucji Drogi Mlecznej. Oto jej relacja z typowych czterech nocy obserwacji w marcu 2011 roku.

Przybycie

wraz z kierowcą wsiadam do czerwonej furgonetki. Od razu opuszczamy lotnisko i kierujemy się przez chilijską pustynię Atacama w stronę samotnej góry Cerro Manqui. Dwie godziny później, gdy samochód pokonuje zakręt drogi wijącej się ku szczytowi, wita mnie znajomy widok: promienie Słońca odbijające się od srebrnych osłon bliźniaczych teleskopów Magellana, Baade i Clay. Serce zaczyna mi bić szybciej. Od jutrzejszej nocy teleskop Clay będzie tylko mój.

Zwykle trzy razy w roku jeżdżę z Bostonu do Las Campanas Observatory, aby rozwiązywać nierozwikłane jeszcze tajemnice ewolucji Drogi Mlecznej. Astronomowie dobrze znają anatomię naszej Galaktyki, ale wciąż nie rozumiemy wszystkich szczegółów jej narodzin i rozwoju. Z symulacji komputerowych wczesnego Wszechświata wynika, że tysiące małych galaktyk otaczały kiedyś młodą Drogę Mleczną, która rozrastała się, pożerając swoje mniejsze rodzeństwo. Aby stwierdzić, czy symulacje te są poprawne, porównuję skład chemiczny starych gwiazd poruszających się na obrzeżach Galaktyki – w obszarze nazywanym halo – ze składem gwiazd z galaktyk karłowatych, które nadal krążą wokół Drogi Mlecznej. Jeśli symulacje oddają rzeczywistość, wówczas stare gwiazdy z halo i gwiazdy w galaktykach karłowatych powinny być zbudowane z takiej samej materii.

Analiza składu chemicznego przeprowadzona w ciągu kilku ostatnich lat dała właśnie taki wynik. Według wszelkiego prawdopodobieństwa, Droga Mleczna rozrosła się, połykając galaktyki karłowate i włączając ich gwiazdy do swojego halo. Nawet obecnie nasza Galaktyka karmi się strugami gwiazd, które wyrywa galaktycznym sąsiadom. Jednakże astronomowie nie zebrali jeszcze wystarczającej ilości danych, aby idee te trafiły do podręczników. Jak każdy dobry obserwator, zawsze staram się znaleźć jak najwięcej dowodów. Co pewien czas astronom musi opuścić pracownię w swojej uczelni, udać się w jakieś miejsce z dala od miejskiego rejwachu – najlepiej wysoko w góry – i spotkać się z pięknem nagiego nocnego nieba. W trakcie takich podróży przypominam sobie, dlaczego zakochałam się w nauce. I o tym właśnie będzie ta opowieść.

Przygotowania

do obserwatorium przybyłam jak zwykle na dzień przed przyznanym mi czasem korzystania z teleskopu, mogłam więc przygotować harmonogram moich nocnych zajęć. O tej porze roku typowy czas pracy trwa od trzeciej po południu do szóstej rano, przy czym nocne obserwacje zaczynają się około szóstej wieczorem. Przez godzinę odpoczywam przed kolacją z innymi astronomami. W sali, w której ją podano, wyczuwa się atmosferę entuzjazmu. Rozmawiamy o ostatnich, ciekawych badaniach naukowych, o problemach technicznych z teleskopami, a także o prognozie pogody, gdyż wszyscy boją się chmur na niebie.

Po posiłku idę do operatorów i personelu technicznego, który opiekuje się teleskopem Clay i jego imponującym, 6,5-metrowym zwierciadłem. Tylko stosunkowo duże teleskopy, takie jak ten, są w stanie zebrać wystarczającą ilość światła emitowanego przez badane przeze mnie słabe, odległe gwiazdy. Chociaż tej nocy nie będę obserwować, chętnie porozmawiam z personelem i dzisiejszym obserwatorem, aby dowiedzieć się, co od czasu mojej ostatniej wizyty wydarzyło się w Las Campanas.

Około drugiej w nocy – starałam się tak długo nie zasnąć, aby zmienić swój cykl dobowy – opuszczam teleskop i wychodzę na chłodne, nocne powietrze, próbując znaleźć drogę między krzakami i kamieniami. Atacama, najsuchsza pustynia na świecie, jest idealnym miejscem do badania gwiazd. W tamtejszym powietrzu nie ma prawie wody, która rozpraszałaby promienie świetlne wpadające do teleskopów. Półkula południowa oferuje wspaniały widok Drogi Mlecznej nawet dla nieuzbrojonego oka. Odchylam głowę do tyłu i wpatruję się w środek naszej Galaktyki, w którym niezliczone gwiazdy są porozrzucane niczym drobiny diamentu w skale.

Gdybyśmy mogli spojrzeć na Drogę Mleczną z boku, wyglądałaby jak sadzone jajko: jasne, gęste żółtko z gwiazd, noszące nazwę jądra Galaktyki, wokół którego spiralne ramiona tworzą cienki spodek, zwany dyskiem galaktycznym. Cały ten dysk otacza efemeryczne halo ze starych gwiazd. W jego najbardziej zewnętrznych obszarach porusza się około 30 znanych galaktyk karłowatych. Typowa galaktyka karłowata zawiera tylko kilka miliardów gwiazd, o wiele mniej niż gigantyczna Droga Mleczna, mająca w sobie od 200 do 400 mld gwiazd. Niektóre szczególnie słabe galaktyki karłowate mogą składać się zaledwie z tysięcy gwiazd, choć w tak słabych obiektach trudno określić tę liczbę.

Moje badania koncentrują się na gwiazdach z niezwykle słabych galaktyk karłowatych, które astronomowie wypatrzyli dopiero w ciągu ostatnich 10 lat. Gwiazdy te są zapewne jednymi z najstarszych, jakie kiedykolwiek odkryto. Ich wiek oceniono na podstawie proporcji zawartych w nich pierwiastków. Po Wielkim Wybuchu pierwsze gwiazdy we Wszechświecie formowały się z obłoków gazowych z wodoru, helu i minimalnych ilości litu – czyli z najlżejszych pierwiastków – gdyż tylko one podówczas istniały. W trakcie ewolucji pierwszych gwiazd, w ich wnętrzach reakcje jądrowe tworzyły cięższe pierwiastki, takie jak węgiel, tlen, azot i żelazo. Gdy gwiazdy te wybuchały jako supernowe, pierwiastki były wyrzucane w przestrzeń. Kolejna generacja gwiazd powstawała z obłoków wzbogaconych w pierwiastki ciężkie, które (łącznie z litem) astronomowie dla wygody nazywają „metalami”. Jedynie gwiazdy z późniejszych pokoleń zawierają znaczne ilości metali. Ja badam ubogie w metale gwiazdy, które powstały w dziecięcym wieku Wszechświata. Najsłabsze galaktyki karłowate zawierają mniej gwiazd niż ich jaśniejsi rówieśnicy, ale jest w nich proporcjonalnie więcej obiektów ubogich w metale – najprawdopodobniej reliktów z odległej przeszłości.

Trasę od teleskopu do domku przemierzam, korzystając wyłącznie ze światła gwiazd. Latarka jest mi niepotrzebna. Tylko ja i gwiazdy.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 01/2013 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
23
W 2003 r. miało miejsce całkowite zaćmienie Słońca widoczne w Australii, Nowej Zelandii, Antarktyce i Ameryce Południowej.
Warto przeczytać
Zmyl trop to użyteczna, ale i pełna powabu oraz przekonująca, kieszonkowa esencja wszystkiego, co chcielibyście wiedzieć o obronie przed inwigilacją.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Anna Frebel | dodano: 2012-12-18
Cztery gwiezdne noce

W najsuchszym miejscu Ziemi pani astronom przesiewa światło gwiazd, aby odnaleźć klucz do zrozumienia ewolucji Drogi Mlecznej. Oto jej relacja z typowych czterech nocy obserwacji w marcu 2011 roku.

Przybycie

wraz z kierowcą wsiadam do czerwonej furgonetki. Od razu opuszczamy lotnisko i kierujemy się przez chilijską pustynię Atacama w stronę samotnej góry Cerro Manqui. Dwie godziny później, gdy samochód pokonuje zakręt drogi wijącej się ku szczytowi, wita mnie znajomy widok: promienie Słońca odbijające się od srebrnych osłon bliźniaczych teleskopów Magellana, Baade i Clay. Serce zaczyna mi bić szybciej. Od jutrzejszej nocy teleskop Clay będzie tylko mój.

Zwykle trzy razy w roku jeżdżę z Bostonu do Las Campanas Observatory, aby rozwiązywać nierozwikłane jeszcze tajemnice ewolucji Drogi Mlecznej. Astronomowie dobrze znają anatomię naszej Galaktyki, ale wciąż nie rozumiemy wszystkich szczegółów jej narodzin i rozwoju. Z symulacji komputerowych wczesnego Wszechświata wynika, że tysiące małych galaktyk otaczały kiedyś młodą Drogę Mleczną, która rozrastała się, pożerając swoje mniejsze rodzeństwo. Aby stwierdzić, czy symulacje te są poprawne, porównuję skład chemiczny starych gwiazd poruszających się na obrzeżach Galaktyki – w obszarze nazywanym halo – ze składem gwiazd z galaktyk karłowatych, które nadal krążą wokół Drogi Mlecznej. Jeśli symulacje oddają rzeczywistość, wówczas stare gwiazdy z halo i gwiazdy w galaktykach karłowatych powinny być zbudowane z takiej samej materii.

Analiza składu chemicznego przeprowadzona w ciągu kilku ostatnich lat dała właśnie taki wynik. Według wszelkiego prawdopodobieństwa, Droga Mleczna rozrosła się, połykając galaktyki karłowate i włączając ich gwiazdy do swojego halo. Nawet obecnie nasza Galaktyka karmi się strugami gwiazd, które wyrywa galaktycznym sąsiadom. Jednakże astronomowie nie zebrali jeszcze wystarczającej ilości danych, aby idee te trafiły do podręczników. Jak każdy dobry obserwator, zawsze staram się znaleźć jak najwięcej dowodów. Co pewien czas astronom musi opuścić pracownię w swojej uczelni, udać się w jakieś miejsce z dala od miejskiego rejwachu – najlepiej wysoko w góry – i spotkać się z pięknem nagiego nocnego nieba. W trakcie takich podróży przypominam sobie, dlaczego zakochałam się w nauce. I o tym właśnie będzie ta opowieść.

Przygotowania

do obserwatorium przybyłam jak zwykle na dzień przed przyznanym mi czasem korzystania z teleskopu, mogłam więc przygotować harmonogram moich nocnych zajęć. O tej porze roku typowy czas pracy trwa od trzeciej po południu do szóstej rano, przy czym nocne obserwacje zaczynają się około szóstej wieczorem. Przez godzinę odpoczywam przed kolacją z innymi astronomami. W sali, w której ją podano, wyczuwa się atmosferę entuzjazmu. Rozmawiamy o ostatnich, ciekawych badaniach naukowych, o problemach technicznych z teleskopami, a także o prognozie pogody, gdyż wszyscy boją się chmur na niebie.

Po posiłku idę do operatorów i personelu technicznego, który opiekuje się teleskopem Clay i jego imponującym, 6,5-metrowym zwierciadłem. Tylko stosunkowo duże teleskopy, takie jak ten, są w stanie zebrać wystarczającą ilość światła emitowanego przez badane przeze mnie słabe, odległe gwiazdy. Chociaż tej nocy nie będę obserwować, chętnie porozmawiam z personelem i dzisiejszym obserwatorem, aby dowiedzieć się, co od czasu mojej ostatniej wizyty wydarzyło się w Las Campanas.

Około drugiej w nocy – starałam się tak długo nie zasnąć, aby zmienić swój cykl dobowy – opuszczam teleskop i wychodzę na chłodne, nocne powietrze, próbując znaleźć drogę między krzakami i kamieniami. Atacama, najsuchsza pustynia na świecie, jest idealnym miejscem do badania gwiazd. W tamtejszym powietrzu nie ma prawie wody, która rozpraszałaby promienie świetlne wpadające do teleskopów. Półkula południowa oferuje wspaniały widok Drogi Mlecznej nawet dla nieuzbrojonego oka. Odchylam głowę do tyłu i wpatruję się w środek naszej Galaktyki, w którym niezliczone gwiazdy są porozrzucane niczym drobiny diamentu w skale.

Gdybyśmy mogli spojrzeć na Drogę Mleczną z boku, wyglądałaby jak sadzone jajko: jasne, gęste żółtko z gwiazd, noszące nazwę jądra Galaktyki, wokół którego spiralne ramiona tworzą cienki spodek, zwany dyskiem galaktycznym. Cały ten dysk otacza efemeryczne halo ze starych gwiazd. W jego najbardziej zewnętrznych obszarach porusza się około 30 znanych galaktyk karłowatych. Typowa galaktyka karłowata zawiera tylko kilka miliardów gwiazd, o wiele mniej niż gigantyczna Droga Mleczna, mająca w sobie od 200 do 400 mld gwiazd. Niektóre szczególnie słabe galaktyki karłowate mogą składać się zaledwie z tysięcy gwiazd, choć w tak słabych obiektach trudno określić tę liczbę.

Moje badania koncentrują się na gwiazdach z niezwykle słabych galaktyk karłowatych, które astronomowie wypatrzyli dopiero w ciągu ostatnich 10 lat. Gwiazdy te są zapewne jednymi z najstarszych, jakie kiedykolwiek odkryto. Ich wiek oceniono na podstawie proporcji zawartych w nich pierwiastków. Po Wielkim Wybuchu pierwsze gwiazdy we Wszechświecie formowały się z obłoków gazowych z wodoru, helu i minimalnych ilości litu – czyli z najlżejszych pierwiastków – gdyż tylko one podówczas istniały. W trakcie ewolucji pierwszych gwiazd, w ich wnętrzach reakcje jądrowe tworzyły cięższe pierwiastki, takie jak węgiel, tlen, azot i żelazo. Gdy gwiazdy te wybuchały jako supernowe, pierwiastki były wyrzucane w przestrzeń. Kolejna generacja gwiazd powstawała z obłoków wzbogaconych w pierwiastki ciężkie, które (łącznie z litem) astronomowie dla wygody nazywają „metalami”. Jedynie gwiazdy z późniejszych pokoleń zawierają znaczne ilości metali. Ja badam ubogie w metale gwiazdy, które powstały w dziecięcym wieku Wszechświata. Najsłabsze galaktyki karłowate zawierają mniej gwiazd niż ich jaśniejsi rówieśnicy, ale jest w nich proporcjonalnie więcej obiektów ubogich w metale – najprawdopodobniej reliktów z odległej przeszłości.

Trasę od teleskopu do domku przemierzam, korzystając wyłącznie ze światła gwiazd. Latarka jest mi niepotrzebna. Tylko ja i gwiazdy.