Otwórz schowek Brak ulubionych odcinków
Kwazary - ekstremalnie jasne obiekty z krańców Wszechświata | prof. Szymon Kozłowski

Kwazary – ekstremalnie jasne obiekty z krańców Wszechświata | prof. Szymon Kozłowski

Nr 189
Pobierz Dodaj do ulubionych

Udostępnij odcinek

Nr 189
Pobierz Dodaj do ulubionych

Udostępnij odcinek

Dodaj do ulubionych
Pobierz odcinek

Udostępnij odcinek

Zobacz notatnik z odcinka
prof. Szymon Kozłowski

prof. Szymon Kozłowski

Członek zespołu OGLE, profesor w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego. Zainteresowania badawcze: poszukiwania i analiza zmienności galaktyk aktywnych i kwazarów, poszukiwania i analiza gwiazd supernowych, analiza zmienności okresowej i nieokresowej gwiazd naszej Galaktyki oraz Obłoków Magellana. Prywatnie pasjonat meteorytów i autor kanału na YouTube „W gabinecie astronoma”

Mogą być bardzo daleko od nas (od sześciuset milionów do nawet trzynastu miliardów lat świetlnych stąd) i świecą z ogromną jasnością, nawet 10 tysięcy razy większą niż cała nasza galaktyka. Wielu z fanów astronomii już wie, o czym mowa. Kwazary. Rozmawiam o nich z prof. Szymonem Kozłowskim z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Prof. Kozłowski jest członkiem zespołu OGLE.

Kwazary to typ tzw. galaktyk aktywnych. Powstają tak, że na istniejącą wewnątrz galaktyki czarną dziurę opada materia. Wskutek niezerowego momentu pędu część materii nie wpada do czarnej dziury, tylko zaczyna coraz szybciej krążyć, tworząc dysk akrecyjny. Wyjątkowo jasne światło bierze się z energii tarcia pomiędzy kolejnymi warstwami materii na dysku. To właśnie kwazar.

Kwazary były początkowo brane za gwiazdy. Nic dziwnego, trudno było zakładać, że tak jasne obiekty mogą być tak odległe. Tymczasem dziś kwazary pozwalają nam dokładniej poznać historię Wszechświata. Naukowcy ustalili dzięki nim, że 13 miliardów lat temu prawa fizyki były takie same jak teraz. – A chyba taką najważniejszą rzeczą, której dowiodły kwazary, jest to, że Wszechświat na początku składał się z neutralnego wodoru, a później przeszedł fazę, w której jesteśmy teraz. W fazę wodoru zjonizowanego – zwraca uwagę prof. Kozłowski.

Co ciekawe, kwazarem się bywa. W centrum Drogi Mlecznej też jest supermasywna czarna dziura. Czy kiedyś krążąca wokół niej materia oślepiała blaskiem?

– Na pewno mieliśmy dysk akrecyjny, a nasza galaktyka musiała kiedyś wyglądać jak kwazar – przekonuje prof. Kozłowski.

Kwazary kryją w sobie kilka zagadek. Wciąż nie wiemy dokładnie, jak materia opada na czarną dziurę ani skąd bierze się nieregularna zmienność jasności kwazarów. Są takie, które świecą jaśniej, niż wynikałoby to ze znanych nam ograniczeń fizyki. Astronomowie wiążą z nimi też konkretne nadzieje: mogłyby posłużyć do precyzyjniejszego mierzenia odległości we Wszechświecie, co w dużych skalach nadal jest problemem. Miałby to być mechanizm podobny do korzystania z supernowych jako świec standardowych.

Rozmawiamy też o pasji profesora, jaką są meteoryty (można znaleźć takie pochodzące z Marsa), o tym, jak odróżnić kwazary od innych obiektów, czy dla astronoma to dobrze, kiedy kwazar zwraca się do nas dżetem (nie bardzo) oraz czy widok nieba pełnego gwiazd może astronomowi spowszednieć.

TRANSKRYPCJA

Karolina Głowacka: W studio Radia Naukowego pan profesor Szymon Kozłowski. Dzień dobry.

Szymon Kozłowski: Dzień dobry.

K.G.: Z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, członek zespołu OGLE. Pan profesor prowadzi badania związane przede wszystkim z astronomią pozagalaktyczną oraz swój kanał na YouTube – W Gabinecie Astronoma – polecamy serdecznie. Można tam posłuchać głównie o meteorytach. Uśmiecha się pan – wiem, że meteoryty to też pana solidna zajawka. A jeśli chodzi o astronomię pozagalaktyczną, to jednymi z bardziej fascynujących, o ile nie najbardziej fascynujących obiektów czy zjawisk obserwowanych poza naszą galaktyką są kwazary. Co to za monstra? Bo są to monstra, prawda?

S.K.: Tak, zgadza się. Kwazary są taką podgrupą bardziej ogólnej i szerszej grupy tzw. galaktyk aktywnych. Gdy wyjdziemy wieczorem na dwór i popatrzymy na niebo, to widzimy gwiazdy. Wszystkie one należą do naszej galaktyki. Czyli galaktyki to skupiska gwiazd. Poza gwiazdami w takich galaktykach mamy pył, gaz, różne inne obiekty. Przestrzeń we Wszechświecie, powiedzmy w uproszczeniu, jest pusta. Później mamy następne galaktyki. Wszechświat jest wypełniony galaktykami, skupiskami gwiazd. Gdy jednak będziemy badać np. ruchy gazu w galaktykach, okaże się, że ten gaz się bardzo szybko porusza w ich centrach. Coś tam jest dziwnego w centrach tych galaktyk – okazuje się, że większość z nich, jeśli nie wszystkie, mają wewnątrz supermasywne czarne dziury. Czyli czarne dziury o masach miliona, miliarda mas Słońca. No i wszystkie galaktyki, jakie są, możemy podzielić z grubsza na dwie grupy – galaktyki nieaktywne i aktywne. Czym się one od siebie różnią? Tym, że w tym pierwszym typie na czarne dziury wewnątrz opada materia, a w tym drugim nie. W naszej galaktyce, galaktyce Drogi Mlecznej, w której żyjemy, mamy supermasywną czarną dziurę o masie czterech milionów mas Słońca, no ale nic na nią nie opada, więc ona nie świeci. Natomiast są takie galaktyki, w których mamy supermasywne czarne dziury, opada na nie materia. Ta materia tworzy tzw. dysk akrecyjny. Opada ona po spirali na czarne dziury, ten dysk bardzo, bardzo jasno świeci. Dyski świecą w galaktykach tak jasno, że widać te obiekty z krańców Wszechświata. Takie galaktyki nazywamy galaktykami aktywnymi.

K.G.: I to są właśnie te nasze kwazary? Takie jasne dyski akrecyjne krążące wokół supermasywnej czarnej dziury gdzieś w hen odległej galaktyce, w jej centrum? 

S.K.: Tak. Jest kilka rodzajów galaktyk aktywnych. Jednym z nich są kwazary. Wszystkie te typy to jest to samo. To jest ten sam obiekt, tylko widziany pod różnym kątem. Więc kwazar jest jednym z podtypów galaktyk aktywnych. Wszystkie typy galaktyk aktywnych zostały w latach dziewięćdziesiątych zunifikowane do jednego modelu – modelu galaktyki aktywnej lub aktywnego jądra galaktyki.

K.G.: Powiedzieliśmy o tym, że to są monstra. Jak bardzo jasny może być taki kwazar?

S.K.: Taki obiekt może być bardzo jasny. Dużo bardziej jasny niż wszystkie gwiazdy w galaktyce.

K.G.: Czyli coś mogłoby świecić jaśniej niż cała Droga Mleczna razem wzięta?

S.K.: Tak. Jeśli weźmiemy np. naszą całą Drogę Mleczną, sto miliardów gwiazd, które świecą, to kwazary potrafią być dużo, dużo jaśniejsze. Tak naprawdę mały dysk wokół czarnej dziury potrafi być wielokrotnie jaśniejszy od wszystkich gwiazd w galaktyce. Niedawno mieliśmy ogłoszenie odkrycia najjaśniejszego kwazaru we Wszechświecie. Ma on jasność około dziesięciu tysięcy razy większą niż jasność naszej galaktyki. To tak jakby wziąć dziesięć tysięcy takich galaktyk jak nasza i gdyby świeciły wszystkie naraz, to byłyby tak jasne, jak ten dysk akrecyjny wokół supermasywnej czarnej dziury.

K.G.: Rozmiary tych dysków akrecyjnych wokół czarnych dziur też są już mierzone w latach świetlnych, więc są to naprawdę jakieś gigantyczne obiekty. Tylko chciałabym zrozumieć, dlaczego w zasadzie tak jest, że jak mamy tę czarną dziurę, to materia krąży wokół niej i dlaczego ona świeci? Skąd się bierze ta energia, która powoduje, że ten pył tak ją wyświeca? Dlaczego nie jest tak, że cała ta materia się tak nie wsysa do tej czarnej dziury? Bo tak mi się to kojarzyło. Jak to działa?

S.K.: Jeśli materia w przestrzeni ma opaść na dowolne ciało, nawet gdyby Ziemia miała opaść na Słońce, to zazwyczaj ma ona moment pędu. Mamy w fizyce kilka takich zasad – zasada zachowania energii, zasada zachowania momentu pędu. I właśnie zasada zachowania momentu pędu rządzi tym, jak materia się zachowuje wokół czarnej dziury. Jeśli w momencie początkowym mamy niezerowy moment pędu, to okaże się, że materia po prostu nie może bezpośrednio wpaść prosto do czarnej dziury. Musi zacząć krążyć wokół czarnej dziury po orbicie. Materia opada na czarną dziurę, tworzy się dysk. Opada po spirali powoli coraz bliżej, coraz bliżej czarnej dziury. Nawet z prawa Keplera wiemy, że im jesteśmy bliżej masywnego obiektu, tym musimy szybciej krążyć, żeby nie wpaść do czarnej dziury. Więc im jesteśmy bliżej takiej czarnej dziury, tym materia porusza się szybciej. Możemy sobie wyobrazić, że w takim dysku mamy warstwy – warstwy bliższe, warstwy dalsze. I takie dowolne dwie warstwy, nawet oddalone o milimetr, będą o siebie tarły. Tarcie powoduje nagrzewanie. Energia, którą ta materia ma na początku, jest po prostu wyświecana w postaci światła i dlatego widzimy te obiekty z tak dużych odległości, z krańców Wszechświata. 

K.G.: Ale część tej materii faktycznie do czarnej dziury wpada, prawda? Bo ona się żywi, karmi tą materią.

S.K.: Tak. Część materii na koniec rzeczywiście wpada do supermasywnej czarnej dziury, a część jest wyświecana w postaci światła.

K.G.: Jak długo taki kwazar może istnieć? Wyobrażam sobie, że w pewnym momencie albo się kończy zapas tego pyłu galaktycznego, tej materii, która opada na czarną dziurę, i ta czarna dziura jest wielka, ale nie ma dookoła nic, co może względnie łatwo wokół niej krążyć. I co, to wygasa?

S.K.: To jest doskonałe pytanie, bo dokładnie to się dzieje. Jak popatrzymy sobie na kwazary, które znamy, a znamy ich bardzo wiele, to takich potwierdzonych jest milion, kilka milionów. One są w różnych odległościach od nas. Jeśli obiekty we Wszechświecie są w różnych odległościach, oznacza to, że światło leciało do nas od nich długi, ale różny czas. Znamy takie kwazary, od których światło leciało do nas trzynaście miliardów lat – Wszechświat ma trzynaście przecinek osiem miliarda lat – czyli większość czasu trwania Wszechświata, a najbliższy kwazar jest w takiej odległości, że światło biegło do nas sześćset milionów lat. Więc jak obserwujemy kwazary, to widzimy je na różnych etapach życia Wszechświata. Na początkowych etapach, bliżej nas, czyli, powiedzmy, końcowych. To znaczy, to nie jest jeszcze koniec Wszechświata, ale bliżej nas. Na dojrzalszych, późniejszych etapach wieku Wszechświata. No i tak jak pani powiedziała, kwazary i zaczynają się w pewnym momencie, i kończą się w pewnym momencie. Jest taki moment w trakcie życia Wszechświata, w którym jest ich najwięcej. Jest to około trzech miliardów lat po Wielkim Wybuchu, po początkach naszego Wszechświata, czyli około dziesięciu miliardów lat temu. Było ich wtedy najwięcej. Przez ten czas zjadały tę materię, którą mogły, i np. w bliskiej przestrzeni wokół nas wszystkie albo prawie wszystkie galaktyki nie są już kwazarami. Są zwykłymi galaktykami, które mają oczywiście supermasywne czarne dziury, no ale nie ma materii wokół nich – nie opada i nie świeci. Tak jak w naszej galaktyce.

K.G.: A czy supermasywna czarna dziura, która jest w centrum naszej Drogi Mlecznej, miała kiedyś wokół siebie taki dysk akrecyjny i Droga Mleczna była z daleka takim widocznym kwazarem?

S.K.: Według mnie musiała być dlatego, że jest ona dość masywna i do końca nie wiemy, skąd się biorą takie supermasywne czarne dziury. Jeden z pomysłów jest taki, że pierwsze we Wszechświecie gwiazdy, jakie były, pozapadały się na końcu swojego życia do czarnych dziur, ale te czarne dziury były mało masywne. Żeby teraz z takiej mało masywnej czarnej dziury zrobić supermasywną czarną dziurę, musi opadać tej materii bardzo dużo przez długi czas, żeby z kilku, kilkudziesięciu mas Słońca zrobić supermasywną czarną dziurę o masie czterech milionów mas Słońca. Więc na pewno mieliśmy dysk akrecyjny, nasza galaktyka musiała kiedyś wyglądać jak kwazar dla innych obserwatorów.

K.G.: A czy taki kwazar w jakiś zasadniczy sposób zmienia galaktykę, np. oczyszcza ją jakoś z tego pyłu międzygwiazdowego, powoduje, że tych gwiazd produkuje się mniej, niż by mogło? Taka galaktyka w czasie bycia kwazarem i po – jaka jest różnica?

S.K.: Tych różnic może być kilka. Część z tych kwazarów, gdy materia opada w postaci dysku, prostopadle do dysku, czyli w osi dysku, nad i pod kwazarem wyrzuca strugi materii. Nie cała materia wpada do czarnej dziury, część kwazarów wykazuje takie strugi materii. Ta materia z bardzo dużą prędkością jest wywiewana w przestrzeń kosmiczną na bardzo duże odległości, dużo większe niż rozmiar galaktyki. Potrafi ona czyścić przestrzeń z materii dookoła. Zresztą sam dysk świeci bardzo, bardzo jasno. Duża liczba fotonów o wysokiej energii ma niszczący wpływ na wszystko w okolicy, np. na pył. W ogóle pył w pobliżu dysku akrecyjnego, w bardzo bliskich odległościach nie może istnieć. 

K.G.: A czy mam dobrą intuicję, że najłatwiej było o kwazary gdzieś w okolicach trzech miliardów lat po Wielkim Wybuchu w związku z tym, że wtedy Wszechświat był względnie młody i tego pyłu było więcej, nie był zorganizowany bardziej w formy, w gwiazdy, później w planety itd.? Stąd to się mogło brać?

S.K.: Tak. Na początku we Wszechświecie była dużo większa dostępność wodoru, helu, różnych pierwiastków. To wszystko jeszcze było w postaci chmury, już nie takiej skondensowanej jak gwiazdy czy galaktyki. Ponieważ była większa dostępność tej materii, były dużo większe szanse na to, żeby taki kwazar mógł w ogóle powstać. 

K.G.: A skąd się wzięły tak wcześnie czarne dziury, wokół których te dyski akrecyjne mogły się zbierać? Bo powiedział pan, że ostatnio znaleziono naprawdę gigantyczny kwazar – rozmawiamy pod koniec lutego. Zresztą co parę lat pojawia się kolejne takie ogłoszenie, że jest kolejny gigantyczny obiekt. Że światło dochodziło od niego do nas trzynaście miliardów lat.

S.K.: Od tego konkretnego to chyba dwanaście miliardów lat.

K.G.: Okej. Ale tak czy owak, czy nie jest to jakoś dziwnie wcześnie jak na zaistnienie czarnych dziur?

S.K.: Jest to bardzo dziwne i do końca nie jest ten temat zrozumiały. Ma pani rację. Załóżmy, że mamy na samym początku istnienia Wszechświata, powiedzmy, kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu pierwsze gwiazdy, które są bardzo masywne, żyją bardzo szybko, wybuchają w postaci supernowych, tworzą się gwiazdowe czarne dziury. I jak z takiej gwiazdowej czarnej dziury zrobić supermasywną czarną dziurę? Musimy po prostu wziąć materię i nakarmić taką czarną dziurę. Karmienie czarnej dziury nie jest wcale takie proste. Wydaje się, że czarna dziura zje wszystko, co się na nią zrzuci – to nie jest prawda. Jest taka wielkość fizyczna, którą nazywamy limitem Eddingtona – czyli gdy zaczniemy zrzucać materię na czarną dziurę, ta materia będzie wyświecać część swojej energii. Jeśli pojawi się światło, to światło wywiera ciśnienie i gdy spada za dużo materii, wytwarza się bardzo dużo tego światła, które potrafi pokonać siłę grawitacji tej materii, i tak naprawdę ta materia przestaje spadać, jest wywiewana. To jest taka jasność graniczna, tzw. jasność Eddingtona. Więc nie można na czarną dziurę zrzucić dowolnej ilości materii. Musi być jej mniej niż jasność Eddingtona. I niektóre kwazary, niektóre supermasywne czarne dziury z początków naszego Wszechświata są bardziej masywne, niż wynika to z jasności. Trochę nie do końca wiadomo, skąd to się wzięło. Są tam jakieś eddingtonowskie kwazary, jednak coś tam można pokombinować, że tej materii będzie spadać więcej, ale jednak jest to do dzisiaj zagadka.

K.G.: Właśnie, bo to jest szalenie ciekawe, jak wiele możemy się dowiedzieć o historii Wszechświata, patrząc na kwazary. Skoro dostrzegamy je z tak daleka i dawna jednocześnie – bo wszyscy rozumiemy, że światło potrzebuje czasu, żeby do nas dotrzeć, więc patrzymy głęboko w przeszłość – to co one nam mówią o początkach Wszechświata? Czy możliwość ich zaobserwowania jakoś zmieniła nasze myślenie o ewolucji Wszechświata, czy właśnie zadawane są te pytania i pewne modele trzeba pozmieniać?

S.K.: Kwazary są bardzo użytecznym narzędziem do badania historii Wszechświata. Są dwa najważniejsze doświadczenia, które można z nimi wykonać. Pierwsze jest takie, że możemy zbadać fizykę. Obserwując linie emisyjne, absorpcyjne w widmie odległości między nimi, możemy zbadać fizykę, jaka była, powiedzmy, dwanaście czy trzynaście miliardów lat temu. To są bardzo precyzyjne pomiary. Nie będę wchodził w detale, ale były prowadzone takie badania, w których badano prawa fizyki trzynaście miliardów lat temu, i te wartości były prawie identyczne. Nie były takie same, ale w granicy błędu pomiaru były identyczne. Prawa fizyki były takie same wtedy i teraz. 

A chyba taką najważniejszą rzecz, której dowiodły kwazary, jest to, że Wszechświat na początku składał się z neutralnego wodoru, a później przeszedł inną fazę, w której jesteśmy teraz, fazę wodoru zjonizowanego. Widać to w widmach kwazarów. Mamy kwazar na niebie – to jest oczywiście punkt, bo jest bardzo daleko – i możemy obserwować światło z niego przez teleskop, przepuścić przez spektroskop i w spektroskopie mamy widmo, czyli rozkład kolorów albo energii tego światła. Okazuje się, że jeśli Wszechświat składa się z neutralnego wodoru, to ten wodór pochłania światło odległych kwazarów. Poniżej pewnego koloru Wszechświat po prostu pochłania światło kwazarów. A jak kwazary są bliżej, to przestaje pochłaniać, bo wodór nie jest już neutralny, tylko zjonizowany. Zjonizowany nie pochłania, a neutralny pochłania. No i wiemy, że było takie przejście pomiędzy dwiema fazami Wszechświata, kiedy Wszechświat był neutralny, a później zjonizowany. To jest przy przesunięciu ku czerwieni około sześć, i jest to jedna z najciekawszych rzeczy, które kwazary pomogły nam udowodnić, jeśli chodzi o ewolucję Wszechświata.

K.G.: Przesunięciu ku czerwieni w tym znaczeniu, że Wszechświat zaczął się rozszerzać w odpowiednim tempie? To o to chodzi?

S.K.: Załóżmy, że z jakiegoś powodu mamy w widmie więcej czerwonego koloru i spodziewamy się, że zobaczymy więcej czerwonego, a widzimy, że jest to jeszcze bardziej czerwone, w podczerwieni jest nadwyżka tego koloru. Mówimy wtedy, że jest to przesunięcie ku czerwieni. Takie przesunięcie bierze się z rozszerzania się Wszechświata. Światło, poruszając się w rozszerzającym się Wszechświecie, ekspandującym Wszechświecie, także się rozszerza, długość fali się zwiększa. Czyli to, co spodziewamy się, że powinno być czerwone, dolatuje do nas w podczerwieni i to, co było np. w ultrafiolecie, w momencie, kiedy to światło wystartowało w naszym kierunku, dociera do nas np. jako czerwone. Nazywamy to przesunięciem ku czerwieni. Sześć oznacza, że Wszechświat był sześć razy mniejszy w momencie startu. Teraz jest sześć razy większy, kiedy to do nas dotarło.

K.G.: To jest też superciekawe, bo rozumiem, że to przesunięcie ku czerwieni ma dwojaką funkcję. Rozumiemy, widzimy, że ten obiekt się od nas oddala z jakąś prędkością, ale też wiedząc, z jaką prędkością to się dzieje, możemy nałożyć poprawkę i zorientować się na temat czego? Składu chemicznego tego źródła światła, skąd to do nas dociera? Co nam to daje?

S.K.: Rozkład tego światła na widmo daje nam informację o składzie chemicznym, np. w widmie kwazaru widzimy linię wodoru, linię magnezu, linię węgla, krzemu. Poza liniami emisyjnymi, czyli widzimy, że rzeczywiście są tam chmury tych pierwiastków, jest jeszcze takie widmo ciągłe pochodzące od dysku. No i mamy wysokości tych linii, możemy badać proporcje i dowiadywać się na temat składu chemicznego – to jest jedna rzecz. No ale te linie względem tego, co by było, gdybyśmy je obserwowali w laboratorium, potrafią być przesunięte w stronę czerwoną, czyli oznacza to, że Wszechświat się rozszerza. Więc mamy tzw. przesunięcie ku czerwieni. A przesunięcie ku czerwieni jest bezpośrednio prostym wzorem związanym z prędkością. 

K.G.: Łatwo nałożyć tę poprawkę, tak?

S.K.: Tak. Po prostu przesunięcie ku czerwieni oznacza prędkość, więc mając przesunięcie tych linii, wiemy, z jaką prędkością obiekty się od nas oddalają. Albo zbliżają. 

K.G.: Wtedy mamy przesunięcie ku nadfioletowi?

S.K.: Tak. Mamy taki blueshift, czyli przesunięcie ku niebieskiemu, ale ponieważ Wszechświat się rozszerza, wszystko się od nas oddala. 

K.G.: To jest absolutnie fascynujące, przynajmniej mi zawsze trochę rozwala głowę to, że jesteśmy w stanie powiedzieć, jaki skład chemiczny ma obiekt oddalony od nas o tak nieprawdopodobne odległości. Jeśli można, to zapytałabym pana o trochę historii, bo kwazary są czymś, co znamy od dekad, ale może nie aż tak znowu wielu dekad. Kiedy naukowcy zorientowali się, że jedne z tych świecących kropek na niebie to nie są gwiazdy, to nie są nawet bliskie galaktyki, tylko właśnie jakieś gargantuicznie jasno świecące obiekty?

S.K.: Ta historia jest trochę skomplikowana. Oczywiście zawsze podaje się jedną datę – tysiąc dziewięćset sześćdziesiąty trzeci rok, ale według mnie nie do końca tak jest. Na samym początku naszej rozmowy powiedziałem, że mamy galaktyki aktywne i kwazary są jednym z typów tych galaktyk. Już od początku XX wieku były prowadzone obserwacje nieba porządnym, dużym sprzętem astronomicznym i co jakiś czas odkrywano dziwne obiekty, np. w latach czterdziestych był pan Seyfert, który obserwował punkty na niebie, dostawał widmo i w tym widmie widział takie dziwne linie emisyjne, czyli takie zwiększenie światła w jakichś dziwnych miejscach. Do tego te linie były szerokie, a zawsze są wąskie. Więc te obiekty były dziwne, a on je katalogował. No i te obiekty o szerokich liniach emisyjnych poprzesuwanych względem tego, co znamy – zaczął je nazywać galaktykami typu pierwszego. Dzisiaj nazywamy je galaktykami Seyferta typu pierwszego. Miał też drugi typ tych galaktyk, które dzisiaj nazywamy Seyfertami typu drugiego. Były tam wąskie linie. W międzyczasie, w latach pięćdziesiątych, rozwijała się radioastronomia, budowano wielkie anteny i zaczęto obserwować jakieś obiekty na niebie radiowe, ale punktowe.

K.G.: Czyli obserwujemy nie w świetle widzialnym, optycznym, tylko właśnie w falach radiowych.

S.K.: Tak. Obserwujemy niebo na falach radiowych i mamy jakieś takie punkty. Nikt nie wiedział, co to są za punkty, więc był taki pomysł – liczono, kiedy Księżyc przejdzie przed takim obiektem. Gdy zasłoni ten obiekt, to będzie wiadomo, gdzie jest dokładnie na niebie, bo na falach radiowych pozycje na niebie są dużo gorzej znane niż w zakresie optycznym. Więc czekano, kiedy Księżyc zasłoni obiekt radiowy i kiedy odsłoni, i później astronomowie na falach optycznych patrzyli, czy tam coś jest w tym miejscu, gdzie ten Księżyc to zasłonił albo odsłonił. I okazało się, że jest. W tysiąc dziewięćset sześćdziesiątym trzecim roku było potwierdzenie takiego obiektu. Mamy na falach radiowych odkryty punktowy obiekt i na niebie też był punktowy optyczny obiekt. No i stąd właśnie nazwa. Mamy quasi-stellar – czyli quasi-gwiazdowy – radio source. Czyli źródło radiowe, w skrócie quasar – kwazar. Kwazar to jest właśnie quasi-gwiazdowe źródło radiowe. Ale tak jak powiedziałem, w latach dziewięćdziesiątych naukowcy zorientowali się, że te różne obiekty, galaktyki Seyferta typu pierwszego, typu drugiego, kwazary to są tak naprawdę te same obiekty, tylko patrzymy na nie z różnych stron. W przybliżeniu możemy te galaktyki aktywne podzielić na dwa typy – w jednych jak ta materia opada, to są wyrzucane dżety, a w drugich nie. Więc są galaktyki z dżetami i są bez dżetów. Kwazary są raczej z dżetami, galaktyki Seyferta są raczej bez dżetów. Ale to wszystko jest nadal ten sam model opadania materii w dysku akrecyjnym.

K.G.: To spróbujmy sobie to jakoś narysować. Mamy czarną dziurę, która jest sferyczna, kulista – tak to ujmijmy w uproszczeniu. Rozumiem, że w jednej płaszczyźnie jest ten dysk akrecyjny, który krąży, a te dżety są prostopadłe do niego.

S.K.: Prostopadłe, ale nad i pod czarną dziurą. Jakoś przy samej czarnej dziurze ta materia jest wpuszczana w taki jakby lejek i prostopadle do dysku nad i pod czarną dziurą jest wyrzucana w przestrzeń kosmiczną z bardzo dużymi prędkościami. 

K.G.: I czym są te dżety? Jakie to jest promieniowanie? Radiowe?

S.K.: To są przyspieszone cząstki elementarne, które emitują światło na wszystkich falach. Najczęściej jednak obserwuje się to na falach radiowych i, powiedzmy, rentgenowskich. 

K.G.: To, o czym pan mówił, co wcześniej braliśmy za różne obiekty, a w latach dziewięćdziesiątych okazało się, że są to tak naprawdę takie same obiekty, tylko widziane z różnej strony, to rozumiem, że chodzi o to, że czasami światło z tych dżetów jakby leciało prosto do nas, jakby celownik był w naszą stronę, a czasami patrzyliśmy na to z boku, tak? To jest ta różnica?

S.K.: Tak. Jak taki dżet jest na nas nakierowany, to jest na to nawet specjalna nazwa – blazary. Są to takie galaktyki aktywne, których dżet jest skierowany prosto na nas. Blazary też były odkrywane przez wiele lat i też nie do końca było wiadomo, o co chodzi. Okazuje się, że jest to po prostu taki kwazar, który jest nacelowany na nas, czy galaktyka aktywna z dżetem, który jest nacelowany na nas. Dzisiaj jak w żargonie astronomicznym mówimy „kwazar”, to nie chodzi nam już konkretnie o quasi-stellar radio source, tylko po prosto o ten obiekt, czyli czarną dziurę z dyskiem akrecyjnym. Nie musi to być kwazar. Kwazar ma jeszcze jedną definicję, że musi być jaśniejszy od jakiejś tam jasności. Ja bym się na tym za bardzo nie skupiał. Teraz po prostu czasami mówimy na te obiekty, że są to kwazary, czasami mówimy na to AGN-y. AGN-y to jest skrót od active galactic nucleus – po polsku aktywne jądro galaktyki.

K.G.: A kiedy zdarza się tak, że ten dżet jest w nas wycelowany, to możemy się dowiedzieć jeszcze czegoś więcej z obserwacji?

S.K.: Ja bym powiedział, że mniej dlatego, że… Nie chcę może powiedzieć, że bezpośrednio mniej, natomiast ja zajmuję się głównie obserwacjami optycznymi i podczerwienią, więc dla mnie mniej. 

K.G.: Panu to wtedy zasłania. [śmiech]

S.K.: Tak, w pewnym sensie zasłania. To znaczy, gdy patrzymy wzdłuż dżetu, jakby w dół, prostopadle na ten dysk z góry, powiedzmy, to ten dżet jest tak jasny, że przysłania nam linie widmowe. Nie widzimy, czy jest tam wodór, czy magnez, nie widzimy przesunięcia ku czerwieni. Może być ciężko zmierzyć to przesunięcie, czyli prędkość, z jaką taki obiekt się od nas oddala. 

K.G.: Oślepia nas. Radiowo, ale oślepia. [śmiech]

S.K.: Optycznie też.

K.G.: Powiedział pan też, że nie wszystkie kwazary są aktywne radiowo. Zajmował się pan też tym zawodowo dość długo. Z czego to wynika? I jak dużo tych kwazarów jest tak gwałtownie aktywna radiowo, ma te dżety, a jak dużo nie?

S.K.: Powiedziałbym, że około dziesięciu procent kwazarów ma te dżety, te strugi materii, a dziewięćdziesiąt procent nie ma. Ja zajmuję się głównie tymi, które nie mają. Po pierwsze jest ich więcej, a po drugie w zakresie optycznym nie ma to do końca aż takiego znaczenia. Trochę ma, ale ja się po prostu zajmuję obiektami bez tych dżetów.

K.G.: To jakby pan zdradził trochę od kuchni – co to znaczy, że profesor Kozłowski pracuje sobie w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego? I skąd pan może cokolwiek wiedzieć o czymś, co jest od nas oddalone np. o trzynaście miliardów lat? Z jakich narzędzi się korzysta? Jakie dane się otrzymuje? Jak je trzeba przetworzyć?

S.K.: Takie badania można prowadzić na wiele sposobów. To, czym ja się zajmuję, to jest zmienność jasności takich kwazarów. Czyli materia opada na czarną dziurę poprzez ten dysk akrecyjny i jak opada więcej, to dysk się robi jaśniejszy, a jak mniej, to się robi ciemniejszy. I mamy takie bardzo dziwne zmiany, one są dość charakterystyczne, bo nie ma obiektów we Wszechświecie, które zachowują się w taki dziwny sposób. Jak mamy gwiazdy zmienne w czasie, to one się zmieniają okresowo, powtarzają taki sam cykl – można nawet wyliczyć na dowolny dzień, jaka będzie jasność takiej gwiazdy zmiennej. Natomiast kwazary są bardzo dziwne, nie wiemy, jak ta materia będzie opadać, ile jej będzie opadać. Tak naprawdę to nie rozumiemy dokładnie fizyki, skąd się biorą zmiany tej jasności.

K.G.: Czyli jest tam trochę chaotycznie.

S.K.: Tak. To jest prawie chaotyczne, dokładniej mówimy na to, że jest to zmienność stochastyczna. Ona jest chaotyczna, ale taka, powiedzmy, nie do końca. Więc coś o niej wiemy, trochę się da, a trochę nie da przewidzieć. No i gdy analizujemy takie krzywe zmian blasku, czyli obserwujemy przez wiele lat kwazary, mamy punkty obserwacyjne, mamy zmiany jasności i analizujemy te zmiany, widzimy, że to jest kwazar po tej stochastycznej zmienności. Ja prowadziłem takie poszukiwania kwazarów na podstawie np. zmienności w naszym projekcie, który prowadzimy w obserwatorium, czyli w projekcie OGLE. Projekt OGLE działa od trzydziestu lat, mamy teleskop w Chile, obserwujemy dwa miliardy różnych obiektów, m.in. kwazary, co noc. Te dane spływają do Warszawy, analizujemy je i są tam różne ciekawe obiekty, m.in. kwazary. Tak jak powiedziałem, zaczęliśmy trzydzieści lat temu akurat ten obszar nieba, gdzie są kwazary, bo za centrum naszej galaktyki ich nie widać, bo jest tam pył itd., więc zasłania. 

Natomiast za obłokami Magellana – są to dwie pobliskie galaktyki, obserwujemy je, bo jest tam około stu milionów gwiazd, ale pomiędzy tymi gwiazdami, z tyłu, dalej widać kwazary. Ponieważ już mamy takie obserwacje, zainteresowałem się właśnie poszukiwaniem kwazarów za tymi obłokami Magellana. Kandydatów mamy około dziesięciu tysięcy, potwierdzonych mamy około tysiąca. No i większość tych obiektów ma takie długie, krzywe zmienności do dwudziestu siedmiu lat. I możemy je badać. Jednym z takich badań jest badanie zmienności tych kwazarów. W ogóle, żeby badać tę zmienność, trzeba je jeszcze znaleźć. Można je znaleźć na podstawie zmienności, ale też na podstawie różnych innych cech. W takim kwazarze wewnątrz mamy supermasywną czarną dziurę, na zewnątrz jest dysk akrecyjny. No ale ten dysk gdzieś się musi kończyć. Jak on się kończy? Nie kończy się tak, jakbyśmy go odcięli nożyczkami, tylko po prostu im jesteśmy dalej od czarnej dziury wzdłuż tego dysku, tym temperatura spada. Im jesteśmy dalej, tym jest niższa, a w pewnym momencie jest niższa niż, powiedzmy, tysiąc kelwinów, a wtedy może przetrwać pył. Czyli w pewnym momencie na krańcach takiego dysku akrecyjnego jest pył. Robi się taki obwarzanek z pyłu. No i te obwarzanki, tzw. torus pyłowy, bardzo jasno świecą, ale w podczerwieni, bo pył świeci w podczerwieni. 

Więc jak pracuje astronom? Analizuje dane z takiego projektu jak OGLE, szuka zmienności w optyce. Później bierzemy sobie katalogi w podczerwieni nieba – są takie katalogi, były wysyłane satelity na orbitę, całe niebo jest przeskanowane np. w podczerwieni. Porównuje się jasność optyczną np. z różnymi jasnościami w podczerwieni i na tej podstawie w ogóle można rozpoznać, że są to kwazary. Jak już połączymy optykę, czyli i jasność, i zmienność jasności w optyce z podczerwienią, i mamy już takie potwierdzenie, że to chyba będą jednak kwazary, to wtedy wykonuje się obserwacje spektroskopowe. Czyli potrzebujemy zazwyczaj dużego teleskopu, bo te obiekty są daleko i są ciemne. Pomimo że są jasne – gdybyśmy byli blisko, to byłyby bardzo jasne – to z krańców Wszechświata są to ciemne obiekty. Potrzebny jest duży teleskop, żeby je obserwować. I to taki teleskop, który jest wyposażony w spektroskop, a najlepiej, żeby można było obserwować wiele tych obiektów. I jednym z takich teleskopów jest czterometrowy teleskop w Australii. Byłem tam obserwować te moje kwazary, potwierdzać je spektroskopowo. Obserwował je też dla mnie mój kolega – Chris Onken – który jest współautorem odkrycia tego największego kwazaru, jest trzecim autorem na tej pracy. Więc tak wygląda, powiedzmy, od kuchni praca astronoma w Warszawie. 

K.G.: A spektroskopowo, to znaczy jak?

S.K.: Spektroskopowo oznacza, że światło wpada nam do teleskopu, mamy spektroskop, światło jest rozdzielone na widmo, czyli widzimy te różne kolory i szukamy charakterystycznych linii widmowych różnych pierwiastków – wodoru, magnezu, węgla, krzemu.

K.G.: Bo właśnie miałam pytać, jak rozpoznać, że coś jest kwazarem, jeśli np. nie ma tego charakterystycznego dżetu, tylko jest nie tak bardzo aktywną galaktyką. Wydaje mi się to interesujące, jak to rozpoznać.

S.K.: Potwierdzeniem kwazaru jest po prostu obserwacja widma i rozpoznanie charakterystycznych cech w takim widmie. Mamy różne obiekty, które świecą na niebie, możemy wszystkie przepuścić przez taki spektroskop i każdy będzie wyglądał inaczej. Gwiazdy wyglądają inaczej, kwazary wyglądają inaczej, galaktyki wyglądają inaczej. W kwazarach jest po prostu wiele charakterystycznych cech, po których od razu na oko widać, że to jest kwazar. 

K.G.: Chciałabym jeszcze dopytać, na czym polega główna rola astronoma? Bo powiedział pan o całych tych technikaliach i to jest superciekawe, ale spływają dane, które dostarczają urządzenia. Rozumiem, że nie siedzi pan i nie liczy tego ręcznie, tylko jest do tego oprogramowanie. Czy to nie jest tak, że w zasadzie to oprogramowanie daje wam już wszystkie odpowiedzi? Gdzie jest wasza robota? W napisaniu tego programu?

S.K.: Robota astronomów jest wszędzie. Tak jak powiedziałem, od trzydziestu lat mamy swój teleskop w Chile i ja pracuję w grupie OGLE. To jest grupa, w której jest trzynaście osób, i dwa razy w roku każde z nas leci do Chile, i obserwuje te obiekty. Czyli człowiek musi tam polecieć, obserwować. Szefowie naszej grupy napisali oprogramowanie, które z tych zdjęć – bo robimy zdjęcia nieba – wyciąga wszystkie obiekty i wrzuca do bazy danych. Jak wracamy z Chile, to te bazy danych, które przywozimy, są wgrywane w naszej serwerowni do komputerów. Żeby cokolwiek znaleźć, cokolwiek przeanalizować, albo bierze się gotowe oprogramowanie, które już jacyś astronomowie napisali, albo pisze się to samemu. Więc rola astronomów jest wszędzie. Może być tak, że pobieramy sobie i dane, i oprogramowanie z jakichś gotowych katalogów i możemy sobie coś poanalizować, i odkryć. Nawet nie trzeba być astronomem, żeby to zrobić, bo można to zrobić samemu w domu.

K.G.: Myśli pan, że tych kwazarów może być jeszcze wielokrotnie więcej, niż udało się zaobserwować i potwierdzić? Jeśli one są tak bardzo daleko, to ileś obiektów może je nam po prostu zasłaniać, prawda?

S.K.: Nie, raczej nic ich nie zasłania po drodze, natomiast obecne teleskopy po prostu mają jakąś głębokość obserwacji. Przy jakiejś odległości widzimy obiekty o jakiejś jasności, a ciemniejszych już nie. No i teraz pytanie, czy gdy powstaną większe teleskopy, które będą widzieć ciemniejsze obiekty, to odkryjemy ich więcej? Zapewne tak. Czy dużo więcej? Nie wiem, ale na pewno więcej.

K.G.: A taki teleskop Jamesa Webba może być jakoś pomocny dla pana?

S.K.: Tak, oczywiście. To jest duży teleskop, średnica lustra ma sześć i pół metra. Tylko on ma taki problem, że ma bardzo małe pole widzenia, więc jak byśmy chcieli szukać dużej liczby kwazarów, to on się do tego nie nadaje.

K.G.: A nie można by go wycelować?

S.K.: Taki teleskop można wycelować na dowolny punkt, możemy badać dokładnie jeden obiekt albo kilka obiektów, które są w małym polu widzenia. Natomiast teraz w Chile jest szykowany teleskop z dużym polem widzenia – o ośmiu metrach średnicy lustra. Budowa jest na ukończeniu. Nasze obserwatorium też bierze udział w tym projekcie, który ma na celu obserwację dużego obszaru nieba, tak naprawdę całego nieba, które widać z Chile. Teleskop co noc będzie obserwował miliardy obiektów. Przepływ danych będzie gigantyczny. Na pewno będzie wiele odkryć nowych kwazarów i nie tylko.

K.G.: Jaka jest specyfika pracy astronoma, który zajmuje się astronomią pozagalaktyczną? Bo mnie się wydaje, że jest to wielokrotnie trudniejsze niż obserwacje bliższych obiektów.

S.K.: Mnie się wydaje, że wszystkie zagadnienia w astronomii są podobnie skomplikowane. To znaczy, nawet badanie formowania się układów planetarnych też jest skomplikowane. Możemy podejść jeszcze bliżej do meteorytów, czyli do skał z Kosmosu. Nawet zrozumienie tego, dlaczego w danej skale z Kosmosu, która spadła na Ziemię, minerały są takie, a nie inne też jest skomplikowane. Astronomia pozagalaktyczna jest dość skomplikowana, bo im mamy ten obiekt dalej od nas, tym ciężej czegoś się o nim dowiedzieć. Mamy coraz większe błędy na odległość, na różne rzeczy. I musimy też pamiętać, że im te obiekty są dalej, tym są ciemniejsze. Więc potrzebne są gigantyczne teleskopy, żeby dobrze zmierzyć wszystkie odległe obiekty kosmologiczne na krańcach Wszechświata.

K.G.: A potrafi pan jeszcze wyjść na łąkę w nocy i popatrzeć z zachwytem w gwiazdy czy ma pan takie: „O Jezu, znowu robota”? [śmiech]

S.K.: Takiego znudzenia nie mam, natomiast rzadko mi się zdarza taka okazja. Oczywiście jak w Warszawie, gdzie mieszkam, wychodzę przed blok, popatrzę w niebo i widzę jedną gwiazdę, to nie mam takiego wow, natomiast jeżdżę prywatnie na poszukiwania meteorytów. Czasami zdarza się, że jest to daleko od miast i jestem tam np. z kolegami, poszukujemy meteorytów do nocy i widzimy takie naprawdę ciemne niebo, gdzie widać Drogę Mleczną i wtedy jest takie wow. A jak się jest w obserwatorium w Chile i wyjdzie się przed taki domek, w którym sterujemy teleskopem, to szczęka opada. Śliczne niebo, coś pięknego.

K.G.: A skąd pan się wziął w astronomii?

S.K.: Ja astronomią interesuję się od dziecka. Dokładnie to nie wiem, skąd. Może opowiem pani taką historię – mam młodszego o rok brata i mieszkaliśmy w jednym pokoju. Mój tata jest nauczycielem fizyki i przychodził, żeby nas uśpić. Chciał nam coś poopowiadać, żeby nas zanudzić i żebyśmy zasnęli. Efekt u mnie był odwrotny – pytałem: a dlaczego? I może to się stąd wzięło. Gdy miałem dziesięć lat, wyprowadziliśmy się z tamtego mieszkania na drugą stronę miasta, do domku jednorodzinnego. Pamiętam, że przed wyprowadzką obserwowałem gwiazdy, czyli musiałem mieć mniej niż dziesięć lat. Dokładnie pamiętam, jak obserwowałem Oriona. Gdy miałem dziesięć lat, już na pewno znałem większość gwiazd ze zbiorów na niebie. Później to już było z górki, samo poszło. Szlifowanie luster do teleskopów, budowanie teleskopów itd. Studia, doktorat, wszystkie inne stopnie i tytuły po kolei.

K.G.: Czasem jest takie zderzenie – kiedy jest się fascynatem astronomii, to są właśnie te teleskopy, lustra, zachwyt nad gwiazdami, a potem studia astronomiczne to jest naprawdę ciężka fizyka, ciężka matematyka. Nie miał pan trochę takiego zderzenia, że nie ma w tym romantyzmu, z jakim się kojarzy patrzenie w gwiazdy?

S.K.: To jest do dzisiaj zderzenie, nie tylko dla mnie, ale dla obecnych studentów. Jak przychodzą na studia, to wielu z nich wydaje się, że astronom to jest taki siwy pan z brodą w czapce, który obserwuje niebo, a tak nie jest. Rzeczywiście, na pierwszym i drugim roku jest prawie sama matematyka, analiza matematyczna, algebra. Było to dla mnie zderzenie, nie byłem orłem, jak się okazało. Ale wszystkiego można się nauczyć. Nie byłem w szkole średniej czy wcześniej najgorszym uczniem z matematyki, ale jednak na studiach poziom jest wielokrotnie wyższy.

K.G.: A te meteoryty? To jest tak, że jak zajmuje się pan głównie tą astronomią pozagalaktyczną, to teraz miał pan ochotę na coś namacalnego? Stąd te meteoryty jako dodatkowa czy druga fascynacja?

S.K.: Tak, w sumie to jest pierwotna fascynacja. Dokładnie tak jak pani powiedziała, była to jakaś taka chęć namacalnego posiadania astronomii, nie wiem, jak to nazwać. Interesowałem się astronomią, jeszcze zanim się przeprowadziliśmy, czyli przed dziesiątymi urodzinami, ale jednak chciałem mieć coś namacalnego, związanego z Kosmosem, same gwiazdy mi nie wystarczały. Kiedy zainteresowałem się meteorytami, był jeszcze w Polsce PRL. Jestem z Zielonej Góry i tam nie było żadnych meteorytów do pooglądania. Pierwsze zobaczyłem dopiero w tysiąc dziewięćset dziewięćdziesiątym piątym roku. Później zacząłem je kolekcjonować i tak się potoczyło. Bardzo się tym interesuję, jest to supertemat zainteresowań, badań. Ja ich nie badam, ale czytam badania nad meteorytami, skąd się wzięły. Bardzo dużo nam mówią o różnych miejscach w naszym Układzie Słonecznym, o procesach. Meteoryty mogą pochodzić z planetoid, z Marsa, z naszego Księżyca.

K.G.: Z Marsa? Jak się odrywają od Marsa i dolatują do nas?

S.K.: Okazuje się, że gdy taki duży meteoryt uderza w powierzchnię Marsa, powstaje krater. Jeśli to uderzenie jest wystarczająco solidne, to fragmenty skał z takiego krateru są wyrzucone w przestrzeń kosmiczną. To może być i na Marsie, i na Księżycu. Te fragmenty skał krążą w przestrzeni kosmicznej miliony lat, po czym mogą spaść na Ziemię w postaci meteorytów. I np. takich meteorytów z Marsa mamy znalezionych, jeśli się nie mylę, trzysta osiemdziesiąt. A z Księżyca sześćset sześćdziesiąt.

K.G.: Jakie meteoryty ma pan w swojej kolekcji?

S.K.: Różne. Mam taką zmieniającą się kolekcję, że tak to określę. Potrzebuję tych meteorytów bardziej do celów edukacyjnych, mam różne typy, które mówią o różnych procesach powstawania ciał w naszym Układzie Słonecznym. Mam około stu sześćdziesięciu sztuk tych różnych meteorytów, w tym z Marsa, z Księżyca. Są meteoryty z powierzchni planetoid. Jeśli planetoidy są duże, to potrafią się przetopić. Mamy pierwiastki promieniotwórcze, które podgrzewają taką dużą planetoidę od środka, ona się przetapia, ciężkie pierwiastki opadają do środka, tworzy się żelazne jądro, a skały pływają na wierzchu. No i np. jak rozbijemy taką dużą planetoidę, to na Ziemię może spaść meteoryt żelazny, fragment takiego żelaznego jądra planetoidy. Może spaść kawałek powierzchni – wtedy są takie meteoryty kamienne, tzw. achondryty. A największą grupę meteorytów stanowią meteoryty, które pochodzą z małych planetoid, które się nie przetopiły. Jest to najbardziej pierwotna materia w naszym Układzie Słonecznym, są to chondryty. Część z tych chondrytów jest bardziej pierwotna niż nasz Układ Słoneczny, bo zawierają np. drobinki, które były wywiane z gwiazd, które żyły przed powstaniem naszego Układu Słonecznego. Niektóre z tych drobinek w meteorytach mają nawet siedem miliardów lat. A nasz Układ Słoneczny ma cztery i pół miliarda lat.

K.G.: Miałam okazję trzymać w rękach taki maleńki kawałek meteorytu z Marsa. Robi to piorunujące wrażenie, że można złapać kawałek Kosmosu.

S.K.: Rzeczywiście, dwadzieścia, trzydzieści lat temu robiło to na mnie wrażenie. Dzisiaj mam kilka takich, kilka takich, więc teraz już robi mniej. Muszę się naprawdę logicznie zastanowić – aha, to jest z Marsa. I wtedy jak człowiek się zastanowi, to jest: o wow, to jest jednak z Marsa. Ale na co dzień u mnie te meteoryty w obserwatorium po prostu są wystawione na półkach, stoją sobie na takich podstawkach i ja je codziennie oglądam, więc już nie ma takiego wow. No ale rzeczywiście, jak się człowiek zastanowi nad różnymi rzeczami, to jest wow przy każdym meteorycie.

K.G.: A bez specjalistycznego sprzętu da się rozpoznać, że coś jest meteorytem?

S.K.: Jeśli ktoś ma wprawne oko i trochę wiedzy, to się da rozpoznać. Meteoryty są fragmentami obiektów w naszym Układzie Słonecznym, co oznacza, że poruszają się z bardzo dużymi, kosmicznymi prędkościami. A jeśli poruszają się z takimi prędkościami – to jest między dwanaście a siedemdziesiąt dwa kilometry na sekundę – to taka bryła materii wpada w ziemską atmosferę, jej powierzchnia nagrzewa się do dziesięciu tysięcy stopni, wszystkie ostre brzegi się zaokrąglają i robi się na nich taka czarna skorupa. Siedemdziesiąt pięć procent meteorytów to tzw. chondryty zwyczajne i właśnie jak spadną na Ziemię, to mają takie zaokrąglone brzegi i czarną skorupę. Więc po tym można rozpoznać. Oczywiście jak poleżą trochę w polskich czy europejskich warunkach, to ponieważ zawierają drobinki żelaza, ta powierzchnia zaczyna być rdzawa. Pomimo że są to meteoryty kamienne, najczęściej spadające, to zawierają drobinki żelaza, około dziesięciu do dwudziestu procent. Oznacza to, że można sprawdzić magnesem, czy przyklei się on do takiego meteorytu, czy nie. Dziewięćdziesiąt sześć procent meteorytów powoduje reakcję u magnesu. Jest kilka, które nie powodują. Jeśli chodzi o ziemskie skały, to są takie, które też powodują reakcję magnesu, ale jest ich dużo mniej. Jeśli są te drobinki żelaza, to na większość meteorytów, dziewięćdziesiąt kilka procent, reaguje wykrywacz metali. No i do tego, gdy weźmiemy ziemski kamień o tym samym rozmiarze co meteoryt i podniesiemy, to meteoryt przez to, że ma te drobinki żelaza, jest troszeczkę cięższy. 

K.G.: Jeśli macie ochotę dowiedzieć się więcej o meteorytach i jak ich poszukiwać, koniecznie zajrzyjcie na kanał na YouTube profesora Kozłowskiego – W Gabinecie Astronoma. Jest tam cały zestaw porad na ten temat. A kończąc naszą rozmowę i wracając jeszcze do kwazarów, to są jakieś takie główne pytania wobec nich, które nauka, naukowcy zadają? Czy spodziewa się pan, że za jakiś czas odkryjemy coś związanego z kwazarami, co jeszcze bardziej nas zaskoczy? 

S.K.: Myślę, że jest wiele takich rzeczy. Pierwsza z nich jest taka, że tak naprawdę nie rozumiemy, jak ta materia opada na czarną dziurę i to jest nadal intensywnie badane. W ogóle nie wiemy, skąd się bierze zmienność kwazarów. Kwazar jaśnieje, ciemnieje. Możemy sobie wyobrazić, że w trzy miesiące kwazar jaśnieje o tyle, jakbyśmy włączyli sto galaktyk. Wszystkie mają po sto miliardów gwiazd. I za trzy miesiące wyłączamy.

K.G.: To spora ta zmienność.

S.K.: Tak. W ogóle nie rozumiemy, jak to się dzieje. To jest jedna z takich rzeczy, a tych rzeczy jest wiele, nawet w samych kwazarach. Natomiast kwazary są takimi obiektami, które są we Wszechświecie rozłożone w różnych odległościach. Światło od niektórych z nich leci do nas trzynaście miliardów lat, czyli możemy badać ewolucję Wszechświata, używając tych obiektów. Problem z kwazarami jest taki, że dokładnie nie wiemy, gdzie one są. To znaczy, widzimy na niebie miejsce, gdzie one są, natomiast nie wiemy, jaka jest odległość. Pomiar odległości we Wszechświecie jest bardzo trudny. Na razie, jeśli chodzi np. o kwazary, zakładamy, że wiemy, jakie są parametry kosmologiczne, jak wygląda model kosmologiczny, który opisuje nasz Wszechświat i z prędkości oddalania, z widma, z tego przesunięcia ku czerwieni, z prędkości możemy sobie policzyć odległość. Ale astronomowie próbują zrobić dokładnie na odwrót – próbujemy najpierw zmierzyć niezależnie odległość i porównać to z prędkością. To zresztą zrobił Edwin Hubble w tysiąc dziewięćset dwudziestym dziewiątym roku, kiedy odkrył rozszerzanie się Wszechświata. My na to patrzymy jak na takie pojedyncze punkty w historii, natomiast to nigdy nie są pojedyncze punkty. Ten proces trwał u niego wiele lat. Zresztą już wcześniej z ogólnej teorii Alberta Einsteina, z samych rozwiązań równań nie ma żadnego problemu, żeby Wszechświat się rozszerzał albo kurczył. A gdyby był stacjonarny i nic nie robił, byłoby najdziwniejsze. Później były obserwacje, Hubble robił je przez kilka lat i publikował swoje odkrycia. Ale podstawą tego odkrycia było zmierzenie odległości do pobliskich galaktyk. Potrafimy przy użyciu supernowych Ia – to jest taki typ supernowych – mierzyć odległości we Wszechświecie do pewnych odległości. Natomiast dalej nie potrafimy i np. kwazary są na tyle jasne, że gdybyśmy umieli bezpośrednio do nich mierzyć odległość i prędkość, to byśmy mogli poprawiać parametry kosmologiczne. Poprawiać naszą wiedzę na temat tego, z czego ten Wszechświat się składa. Teraz są pewne rozbieżności w tym modelu kosmologicznym i do końca nie wiadomo, co się dzieje pomiędzy Wielkim Wybuchem a, powiedzmy, supernowymi Ia. Jeśli policzymy parametry kosmologiczne z mikrofalowego promieniowania tła – to jest takie światło, które pochodzi z epoki trzysta osiemdziesiąt tysięcy lat po Wielkim Wybuchu – to wyniki z analizy tego światła są może niezupełnie inne, ale są inne niż wyniki z badań np. supernowych. Te rozbieżności są na tyle duże, że jest to megaduża zagadka. I od dziesięciu lat jest to jedno z najważniejszych zagadnień w astronomii. Dlaczego stała Hubble’a wyliczona z mikrofalowego promieniowania tła nie zgadza się, i to solidnie, ze stałą Hubble’a wyliczoną z supernowych, z oscylacji akustycznych i innych wielkości. 

K.G.: Stała Hubble’a, czyli ta prędkość rozszerzania się Wszechświata.

S.K.: Tak, to jest prędkość rozszerzania się Wszechświata teraz. Czyli wokół nas. Kiedyś była inna. Stała Hubble’a jest teraz. To, co było wcześniej, nazywamy to parametrem Hubble’a. Stała Hubble’a nie jest stała – chyba że założymy, że jest to wokół w nas, w naszym czasie, naszej bliskiej przestrzeni, to rzeczywiście jest stała. Ale wcześniej miała inną, większą wartość. 

K.G.: Jak kwazary mogą nam posłużyć za takie świece standardowe? Bo te supernowe, o których pan powiedział, o ile wiem, są używane jako świece standardowe w takim znaczeniu, że wiemy, jak one są jasne – że mamy żarówkę o określonej jasności i jeśli ona jest blisko nas, to widzimy, że jest blisko, a jeśli ją oddalimy, to świeci wobec nas mniej jasno, ale wiemy, jaka ona jest bazowo i rozumiemy, że w takim razie jest daleko. No to jeśli mamy ustalone, jak jasne są te supernowe, to możemy tego używać. Ale sam pan mówił o tym, że kwazary są zmienne, jeśli chodzi o tę jasność.

S.K.: Tak. I to jest bardzo dobra i konkluzja, i w ogóle rozpoczęcie tego tematu. Czy kwazary mogą być świecami standardowymi? Czyli czy my jako astronomowie możemy poznać ich absolutną jasność? Jest to bardzo dobre pytanie. I tak, i nie. W pewnym sensie kwazary są świecami standardowymi. Jak przez długi czas będziemy robili obserwacje spektroskopowe kwazaru, przez długi czas robimy widmo i przez rok zrobimy np. sto widm, to ponieważ kwazary są zmienne, te widma będą różne. I można w nich wyliczyć pewne opóźnienia – przejścia światła pomiędzy różnymi częściami dysku lub pomiędzy czasem, jaki jest potrzebny, żeby światło blisko czarnej dziury dotarło do końca dysku. Okazuje się, że czas, jaki jest potrzebny na przejście tego światła, jest bardzo dobrze skorelowany z jasnością absolutną, czyli z taką jasnością jak przy supernowej, że wiemy dokładnie, jaka jest jasność. Więc jest taka metoda, tylko problem jest taki, że dla każdego takiego kwazaru trzeba zrobić kilkadziesiąt widm. Jak chcemy badać dużo tych obiektów, to jest to bardzo dużo pracy. Więc poszukuje się innych metod. 

Jest druga metoda – porównanie światła optycznego z rentgenowskim daje nam pewne oszacowanie na jasność absolutną. I to się robi. Co prawda błędy są bardzo, bardzo duże, no ale jest taka druga metoda. Tak naprawdę astronomowie nadal poszukują jakiejś porządnej metody, której można użyć masowo. Tak jak supernowe Ia. Wiemy, że jasność absolutna supernowej Ia wynosi minus dziewiętnaście przecinek siedem i nikt się nad tym za bardzo nie zastanawia. Porównujemy jasność supernowej na peaku z jasnością obserwowaną i bezpośrednio wyliczamy odległość. Dla kwazarów czegoś takiego nie mamy, a fajnie by było zrobić jedną obserwację takiego kwazaru albo może w kilku filtrach i z tego jakoś ustalić jasność absolutną. Takiego czegoś jeszcze nie ma. Zajmuję się tym m.in. ja – na razie bez sukcesów, ale to nie jest moja wina, astronomowie się tym zajmują od wielu dekad i nadal nie da się zrobić idealnej świecy standardowej. Ale gdy będzie się dało zrobić, to będziemy mogli obserwować i mierzyć parametry kosmologiczne we Wszechświecie dużo dalej niż supernowe Ia.

K.G.: To trzymamy kciuki. Z tego, co pan mówi, będzie się jeszcze dużo działo w astronomii pozagalaktycznej i astronomii zajmującej się kwazarami. Pan profesor Szymon Kozłowski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego zgodził się być gościem Radia Naukowego. Dziękuję bardzo.

S.K.: Dziękuję.

Dodane:

Notatki do odcinka

Niedawne odkrycie kolejnego rekordzisty, o którym mówimy w odcinku. Najjaśnieszy kwazar nosi nazwę J0529-4351, został wykryty dzięki VLT – Very Large Telescope

Publikacje prof. Kozłowskiego znajdziecie tutaj.

Jak wygląda świeży meteoryt? Film z kanału prof. Kozłowskiego

Ważenie czarnej dziury na odległość. Artykuł z Uranii

 

prof. Szymon Kozłowski

prof. Szymon Kozłowski

Członek zespołu OGLE, profesor w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego. Zainteresowania badawcze: poszukiwania i analiza zmienności galaktyk aktywnych i kwazarów, poszukiwania i analiza gwiazd supernowych, analiza zmienności okresowej i nieokresowej gwiazd naszej Galaktyki oraz Obłoków Magellana. Prywatnie pasjonat meteorytów i autor kanału na YouTube „W gabinecie astronoma”

Obserwuj Radio Naukowe

Promieniowanie Czerenkowa – co nam powie o Wszechświecie obserwatorium CTA? | prof. Marek Nikołajuk
Nr 87
52:29
793
52:29
793
Dodaj do ulubionych
Pobierz odcinek

Udostępnij odcinek

Projekt OGLE – jak Polacy wyznaczali standardy w światowej astronomii | prof. Andrzej Udalski
Nr 94
52:51
393
52:51
393
Dodaj do ulubionych
Pobierz odcinek

Udostępnij odcinek

Ulubione

Skip to content