Co astronomowie odkryli w ostatnich latach?

W sylwestra bloger Eine napisał notkę, której wymowę można podsumować w następujący sposób: budowa gigantycznych akceleratorów i ogromnych teleskopów nie przyniesie znaczących zmian w naszym rozumieniu praw rządzących Wszechświatem. Jako argument padły takie oto zdania: W pierwszej połowie ostatniego wieku rozwoju astronomii, silniejsze teleskopy odkryły nieznane przedtem struktury i obiekty wszechświata (galaktyki, gromady galaktyk, itd.). Druga połowa rozważanego wieku, ani nie obaliła obserwacyjnie naszej wiedzy o strukturze wszechświata, ani nie wniosła nic nowego w tym zakresie. Czy tak jest rzeczywiście?

O ile mnie pamięć nie myli, astronomią zainteresowałem się w 3. lub 4. klasie podstawówki w latach 60. ubiegłego wieku. Ówczesna znajomość Wszechświata była – w porównaniu z dzisiejszą – niezwykle uboga. Wiedzieliśmy o galaktykach i o tym, że grupują się w gromady galaktyk. Najdalsza znana wtedy galaktyka leżała w odległości paru miliardów lat świetlnych. Nikt nie był pewien, co jest dalej. Wiedzieliśmy, że galaktyki oddalają się od siebie. Efekt ten usiłowały wytłumaczyć dwie przeciwstawne hipotezy, które traktowano wówczas równoprawnie: Wielki Wybuch i model stanu stacjonarnego.

Skład samych galaktyk też wydawał się dość monotonny, gdyż jedynymi znanymi obiektami były zwyczajne gwiazdy oraz różne konfiguracje gazu i pyłu. No i mieliśmy nasz Układ Słoneczny, ale nikt nie wiedział, czy jest on czymś wyjątkowym, czy nie. Wielu astronomów podejrzewało, że planety krążą także wokół innych gwiazd, nie było wtedy jednak żadnych możliwości, aby to sprawdzić.

Od tego czasu odkryto całe ogromne zoo nieznanych wcześniej, fascynujących obiektów astronomicznych: kwazary, które okazały się najjaśniejszymi przedstawicielami klasy nazwanej aktywnymi jądrami galaktyk, pulsary radiowe i pulsary rentgenowskie, berstery rentgenowskie i berstery gamma, magnetary, brązowe karły, dyski akrecyjne, dyski protoplanetarne, no i oczywiście czarne dziury. (Z pewnością wiele rzeczy pominąłem). W niektórych z tych obiektów panują ekstremalne warunki, np. magnetary mają ogromną gęstość i gigantyczne pole magnetyczne. Dzięki nim poznajemy zachowanie materii w sytuacjach, których nie jesteśmy w stanie stworzyć na Ziemi.

Mamy też teraz pewność, że inne układy planetarne istnieją. Początkowo odkrywano je w sposób pośredni, ale obecnie niektóre widzimy już bezpośrednio. Na poniższym filmiku zebrano 7-letnie obserwacje systemu HR 8799:

Nasz Układ Słoneczny też okazał się bogatszy. Na przełomie lat 80. i 90. odkryto Pas Kuipera i krążące w nim asteroidy. Na drugim ekstremum skali odległości okazało się, że gromady galaktyk wcale nie są największymi strukturami kosmicznymi. Jeszcze większe są supergromady, które tworzą gigantyczne ściany i włókna, a między nimi znajdują się ogromne pustki. Odkryto galaktyki niezwykle odległe, a tym samym istniejące już w bardzo wczesnej epoce Wszechświata.

O tym wszystkim dowiedzieliśmy się w 2. połowie XX wieku i na początku wieku XXI, i to właśnie dzięki coraz potężniejszym teleskopom – zarówno optycznym, jak i działającym w innych zakresach widma. Nie waham się stwierdzić, że obecna astronomia jest – nomen omen – o niebo bardziej zaawansowana niż kiedy w latach 70. rozpoczynałem studia na tym kierunku.

Ktoś może powiedzieć: no dobrze, ale już wcześniej znaliśmy galaktyki i gromady galaktyk, które można uznać za podstawowe cegiełki Wszechświata, i wiedzieliśmy o ich ucieczce, a reszta to mniej ważny detal. Czy faktycznie taki detal?

Wyobraźmy sobie, że jakiś marsjanin obserwuje Ziemię przez niezbyt dobry teleskop. Stwierdza, że nasza planeta to kula pokryta lądami i oceanami. Inny kosmita bierze lepszy instrument i widzi góry i równiny oraz lodowce Arktyki i Antarktydy. Kolejny dostrzega lasy, stepy i pustynie. Jeszcze jeden ma już wgląd w konstrukcje stworzone przez człowieka. I ten pierwszy mówi: po co tak się wysilać, skoro już za pomocą najsłabszego teleskopu poznaliśmy podstawowe cechy Ziemi, czyli to, że jest kulą z lądami i wodą?…

I na zakończenie, nie jest wcale prawdą, że astronomia w ostatnich latach nie odkryła żadnych efektów, które nie miałyby zasadniczego znaczenia dla naszej wiedzy podstawowej. Po pierwsze, wyeliminowano model stanu stacjonarnego (który, jak już wspomniałem, był swego czasu hipotezą równoważną do koncepcji Wielkiego Wybuchu). Po drugie, wyznaczono krzywe rotacji galaktyk, z których wynika, że albo we Wszechświecie istnieje nieznana nam ciemna materia, albo musimy zmodyfikować prawo grawitacji.

W tym miejscu nie chcę wchodzić w dyskusję, która z tych odpowiedzi jest prawdziwa (ci, co zaglądają na mój blog, wiedzą, jaki jest mój pogląd, ale nie zamierzam teraz po raz n-ty powtarzać tych samych argumentów). Tak czy inaczej, któreś ze stwierdzeń – czy to, że we Wszechświecie mamy ogromną ilość materii innej niż ta znana nam na co dzień, czy to, że należy zmienić prawo grawitacji – jest odkryciem absolutnie przełomowym. Nieprawdaż?

Prawdaż.