Odkrywanie nowych światów

Bogdan Wszołek

Rozwój astronomicznych technik obserwacyjnych doprowadził ostatnio do odkrycia światów podobnych do Układu Słonecznego. Dziś znamy setki odległych układów planetarnych. Wiele wskazuje na to, że prawie każda gwiazda ma w swoim otoczeniu planety. Odkrywa się też planety, które występują samodzielnie i nie są związane grawitacyjnie z żadną gwiazdą. Wobec takich odkryć człowiek może doznawać różnego rodzaju niepokojów. Zastanawia się, czy w tych odkrywanych światach mogą występować istoty żywe, czy mogą istnieć cywilizacje podobne do naszej? Z drugiej strony często doznaje obaw, czy takie rzeczy nie kłócą się z Biblią i nauką Kościoła. Zauważa przy tym, że funkcjonował dotąd głównie w dwóch wymiarach i prawie wcale nie korzystał z trzeciego. Jakby zapominał, że perspektywa widzenia poprawia się z wysokością. Odczuwa potrzebę lepszego zrozumienia nauk płynących z Pisma Świętego i łaskawszym okiem spogląda w stronę astronomii, jako nauki przybliżającej to, co w górze.

Dziś znanych jest kilka metod odkrywania planet wokół gwiazd. Nie sposób tu omawiać szczegółowo ich wszystkich. Zachęcam czytelnika do podjęcia trudu zrozumienia pobieżnego opisu metody, jaką posłużył się przed kilkunastu laty polski astronom Aleksander Wolszczan dla odkrycia pierwszych planet spoza Układu Słonecznego. Planety te zostały odkryte na drodze analizy promieniowania radiowego pulsarów.

Pulsary to gwiazdy neutronowe, od których rejestruje się pulsy radiowe nadchodzące z wyjątkową regularnością. Odstęp czasu między kolejnymi pulsami, okres pulsacji, na ogół jest znacznie krótszy od jednej sekundy. Zdarza się, że dla niektórych pulsarów okres ulega niewielkim, stosunkowo wolnym i cyklicznym, zmianom. Choć można sobie wyobrazić różne mechanizmy prowadzące do takiego efektu, to szczegółowa analiza obserwacji przemawia za tym, że wokół pulsara ze zmiennym okresem najprawdopodobniej krąży masywny towarzysz. Wtedy sam pulsar też wykonuje ruch okrężny wokół środka masy układu. Przy odpowiednim ustawieniu płaszczyzny tego ruchu, pulsar powinien cyklicznie zmieniać swoją prędkość (radialną) względem Ziemi. Regularne pulsy, emitowane przez źródło poruszające się ze zmienną prędkością radialną, osiągną obserwatora już jako mniej regularne. Okresowe odchyłki od regularności pozwalają określić w przybliżeniu masę i rozmiar orbity towarzyszącego pulsarowi obiektu. Analiza tych odchyłek pozwala odkrywać planety wokół pulsarów. Wystarczy mieć do dyspozycji odpowiednio precyzyjny radioteleskop i system bardzo dokładnego pomiaru momentów nadejścia poszczególnych pulsów radiowych.

Odkrycie Wolszczana otwarło nowy rozdział w badaniach astronomicznych. Można śmiało powiedzieć, że dało świeży impuls dla rozwoju cywilizacji ludzkiej. Na przestrzeni kilkunastu lat od tego odkrycia znaleziono setki układów planetarnych wokół różnych gwiazd. Wypracowano wiele nowych sposobów odkrywania tych układów. Wszystkie wielkie światowe programy astronomii obserwacyjnej traktują poszukiwania nowych układów planetarnych jako zadania priorytetowe. Buduje się instrumenty o niewyobrażalnej do tej pory mocy i precyzji, które w niedalekiej przyszłości pozwolą nie tylko odkryć tysiące kolejnych planet, ale także określać dla nich różne parametry fizyczne. Społeczność astronomiczna świata mocno koncentruje dziś swoją uwagę na poszukiwaniu pozaziemskich cywilizacji, choć tego wyraźnie nie artykułuje. Nie czyni tego tylko dla zwykłego zaspokojenia ludzkiej ciekawości, ale głównie w poczuciu troski o dalsze losy naszej cywilizacji. Wiele wskazuje bowiem na to, że śmiały zwrot zainteresowań współczesnego człowieka na świat rozciągający się poza Ziemią, może uchronić ludzką cywilizację od grożącego jej skarłowacenia.

Jedna z metod odkrywania planet poza Układem Słonecznym, jeszcze prostsza od wyżej przedstawionej, wykorzystuje zdarzające się fenomeny przejścia jakiegoś ciała na tle tarczy gwiazdy. Chodzi o zjawiska podobne do zaćmienia Słońca czy przejścia planet dolnych (Wenus, Merkury) na tle tarczy słonecznej. W czasie, gdy gwiazda jest częściowo przysłaniana przez jakieś ciało, wtedy obserwator ma szansę stwierdzić, że świeci ona nieco słabiej niż normalnie. Wyjąwszy Słońce, gwiazdy są tak bardzo oddalone od Ziemi, że nawet największe teleskopy rejestrują je jako obiekty punktowe. Czujne monitorowanie jasności jakiejś gwiazdy pozwala w niektórych przypadkach odnotować chwilowe spadki jej blasku. Wtedy podejrzewamy gwiazdę o posiadanie towarzysza, który od czasu do czasu ją przysłania. Z charakteru zmian blasku gwiazdy astronomowie mogą określać charakterystyki ciała wywołującego te zmiany. Dawniej, kiedy pomiary fotometryczne czynione były ze znacznie mniejszą precyzją, odkrywano w ten sposób tzw. zaćmieniowe układy podwójne gwiazd. Dzisiaj potrafimy odnotować zmiany blasku wywołane przejściem na tle gwiazdy obiektu o rozmiarach typowych dla planet!

Wenus na tle tarczy Słońca sfotografowana w dniu 8 czerwca 2004 roku w Częstochowie
(fot. M.Nowak i B.Wszołek)

Jeśli jakiś fakt występuje w przyrodzie, wcześniej czy później zostaje objawiony. Wtedy informacje o nim przychodzą z różnych stron i na wiele sposobów. Tak jest z układami planetarnymi, o występowaniu których, świadczy dzisiaj wiele niezależnych wyników badań.

Ciągłe doskonalenie technik detekcji prowadzi do odkrywania planet o coraz mniejszych masach, w tym i o masach zbliżonych do masy Ziemi. W świetle dzisiejszej wiedzy astronomicznej wszystko wskazuje na to, że planety występują we Wszechświecie o wiele liczniej niż gwiazdy, a tych, w samej tylko naszej Galaktyce, jest około 200 miliardów.

Jeśli układy planetarne powszechnie występują we Wszechświecie to należy poważnie liczyć się z występowaniem życia poza Ziemią, również życia wysoko zorganizowanego. Jeśli istnieją we Wszechświecie światy podobne do naszego, to niedorzecznością byłoby oczekiwać, że wszystkie z nich są martwe, na podobieństwo Księżyca czy Marsa. To tak jakby odkrywcy nowych kontynentów na Ziemi nie spodziewali się zastać tam istot żyjących. Możemy się domyślać, że wiele istot, mniej lub bardziej podobnych do nas, i z różnych zakątków Wszechświata spogląda w niebo by je kontemplować, badać i podziwiać.

W miarę jak punkt równonocy wiosennej przemierza zodiak niebieski, w platońskim rytmie, raz dookoła w ciągu niespełna 26 tysięcy lat, i co około 2000 lat wchodzi w kolejny jego znak, w kulturze ludzkiej zmieniają się epoki. Czasy faraonów, z punktem równonocy w znaku Byka, ustąpiły epoce starotestamentowej symbolizowanej Barankiem. W czasach, gdy punkt równonocy wiosennej przeszedł ze znaku Barana do znaku Ryb, nastała epoka chrześcijańska. Żyjemy w czasach wydawania owoców przez tę epokę. Obecnie punkt równonocy wiosennej podchodzi do granicy znaków Ryb i Wodnika. Wyczuwamy, że zbliża się czas nowego „zasiewu”. Współczesne odkrycia astronomiczne i zdobycze astronautyki zdają się być czytelnymi zwiastunami nowej epoki. Wiele wskazuje na to, że przyjdzie nam kiedyś odczytać jeszcze głębszy sens znamiennych słów wypowiedzianych przez Chrystusa: „Życie moje oddaję za owce. Lecz mam także owce inne, nie znajdujące się w tej owczarni. I te muszę sprowadzić ku sobie, by słuchały mojego głosu i by nastała jedna owczarnia i jeden pasterz” (J. 10, 15-16).