Twoja wyszukiwarka

WITOLD MACIEJEWSKI
CZY JESTEŚMY SAMI W KOSMOSIE?
Wiedza i Życie nr 4/1999
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 4/1999

GDZIE GASNĄ TAJEMNICZE BŁYSKI GAMMA, TAM ROZKWITAJĄ CYWILIZACJE.

W nieprzewidywalnym momencie, w zupełnie przypadkowym miejscu na niebie, "otwiera się" źródło promieni gamma. Błysk trwa od ułamka sekundy do kilkuset sekund i gaśnie, nigdy już się w tym miejscu nie powtarzając [patrz: Hipernowe i magnetary, "WiŻ" nr 1/1999]. Nie dostrzegamy tego, ponieważ nasze oczy nie są czułe na promienie gamma. Zresztą nie ujrzelibyśmy nic nawet wtedy, gdybyśmy zamienili promieniowanie gamma na światło widzialne. Błyski, nawet te najpotężniejsze, grzęzną bowiem w atmosferze. Aby je obserwować, trzeba przenieść się w przestrzeń kosmiczną. Od kilku już lat takie obserwacje są prowadzone przez specjalnie w tym celu skonstruowany instrument BATSE na pokładzie orbitalnego obserwatorium Compton Gamma Ray Observatory.

Ryc. 1. Teleskop ROTSE

Źródło: ROTSE / University of Michigan

Odkryte ponad ćwierć wieku temu błyski gamma nadal należą do najbardziej tajemniczych zjawisk we Wszechświecie. Jednak za sprawą lawinowego postępu technik obserwacyjnych rozwiązanie ich zagadki przybliża się wielkimi krokami. Od dwóch lat wiemy, że błyskowi gamma towarzyszy dość długo utrzymująca się "poświata" mniej energetycznego promieniowania (od promieni rentgenowskich, przez światło widzialne, do promieniowania radiowego). Poświata owa może być obserwowana nawet kilka tygodni po błysku, co pozwala dokładnie zlokalizować go na niebie (czego BATSE robić nie potrafi). Do wyznaczania pozycji błysków gamma służy satelita BeppoSAX, który obserwuje poświaty rentgenowskie. Na wykonanie tego zadania potrzebuje jednak co najmniej kilku godzin, podczas których szczególnie cenna dla astronomów poświata optyczna bardzo szybko słabnie. Jedynie ona daje możliwość wyznaczenia odległości dzielącej nas od źródła błysku. Niestety, kilka godzin po błysku mogą ją dostrzec tylko największe teleskopy.

Okazuje się jednak, że Beppo SAX nie jest niezbędny. Mało precyzyjne współrzędne błysku gamma, wyliczone przez BATSE, są natychmiast udostępniane poprzez sieć komputerową i każdy śmiałek może próbować odnaleźć poświatę optyczną, gdy błysk jeszcze trwa. Carl Akerlof z University of Michigan zbudował teleskop, który "nasłuchuje" komunikatów BATSE i w ciągu sekund potrafi się automatycznie nastawić na wskazany obszar nieba (ryc. 1).

Ryc. 2. Błysk gamma z 23 stycznia br.

Źródło: NASA/CGRO

Nosi on nazwę ROTSE (Robotic Optical Transient Search Experiment) i składa się z czterech obiektywów, których łączne pole widzenia ma średnicę 16.5° (czyli jest tylko kilka razy mniejsze od pola widzenia zwykłego aparatu fotograficznego). 23 stycznia 1999 roku o godz. 10:47 naszego czasu BATSE zarejestrował kolejny błysk gamma (ryc. 2). Dzięki Internetowi teleskop ROTSE został poinformowany o odkryciu już po 4 sekundach (!). Po kolejnych 22 sekundach ROTSE wykonał pierwsze zdjęcie okolicy błysku.

Następne zdjęcia pozwoliły po raz pierwszy w historii prześledzić zachowanie się poświaty optycznej podczas trwania błysku gamma (ryc. 3). Maksimum jasności poświaty spóźniło się o około 20 sekund w stosunku do błysku gamma. Poświata była wtedy jedynie 15 razy słabsza od najsłabszych gwiazd widocznych gołym okiem (świeciła tylko trzykrotnie słabiej od Neptuna i z łatwością można ją było dostrzec przez lornetkę). Jednak już po paru godzinach jej jasność spadła aż 5 tys. razy.

Analiza poświaty optycznej wykazała, że błysk z 23 stycznia pochodził z najdalszych regionów znanego nam Wszechświata. W większości wcześniejszych przypadków, gdy udało się zmierzyć odległość źródła błysku, okazała się ona równie duża. Światło z krańców Wszechświata, które można dojrzeć przez lornetkę, musi pochodzić ze źródła o niezwykłej mocy. W maksimum jasności styczniowa poświata optyczna świeciła tak jak 100 tys. galaktyk. Gdyby źródło błysku leżało gdziekolwiek w naszej Galaktyce, w środku nocy na Ziemi zrobiłoby się na chwilę jasno jak w dzień.

Niezwykła moc błysków gamma skłania naukowców do wysuwania różnych śmiałych hipotez, wśród których znajdziemy i takie, które dotyczą problemu rozprzestrzeniania się inteligencji we Wszechświecie. Sformułował go wybitny fizyk i laureat Nagrody Nobla, Enrico Fermi, który usiłował zrozumieć, dlaczego Wszechświat nie jest wypełniony inteligentnymi formami życia.

Początek znanego nam Wszechświata, czyli Wielki Wybuch, nastąpił około 13 mld lat temu. Wystarczyło jednak tylko około 200 mln lat, by inteligencja zaistniała na bazie wystarczająco skomplikowanych organizmów żywych. Fermio szacował, że ziemska cywilizacja może rozprzestrzenić się na całą Galaktykę w ciągu 100 mln lat. Czas rozwoju i czas ekspansji inteligencji to tylko drobny ułamek wieku Wszechświata.

Dlaczego zatem nie zostaliśmy skolonizowani przez cywilizację, która z punktu widzenia Wszechświata byłaby od nas tylko "troszkę" starsza? Można oczywiście założyć, że prócz nas w Galaktyce (a może i we Wszechświecie) nie ma już nikogo. Jednak stwierdzenie, że jesteśmy sami, przeczy powszechnie uznawanej zasadzie kopernikańskiej, według której miejsce Ziemi we Wszechświecie nie wyróżnia się niczym specjalnym. Dlaczego więc nie spotkaliśmy jeszcze naszych kosmicznych braci?

Ryc. 3. Poświata optyczna błysku z 23 stycznia, sfotografowana przez ROTSE. Wszystkie ujęcia (od lewego górnego do prawego dolnego) wykonano w ciągu 10 min. To zdjęcie przejdzie do historii!

Źródło: ROTSE/University of Michigan

Wielka energia błysków gamma czyni z nich kataklizmy na skalę galaktyczną. Ze sporą dozą pewności można przyjąć, że mogą one unicestwić wszystkie formy życia lądowego (chociaż rozwinięta cywilizacja mogłaby zapewne jakoś się przed nimi osłonić). Mówiąc obrazowo, błysk gamma "sterylizuje" swą macierzystą galaktykę. Rejestrujemy średnio jeden błysk dziennie. Oznacza to, że w obserwowanej części Wszechświata każda duża galaktyka (taka jak nasza) jest sterylizowana mniej więcej co 3 mln lat.

W tym miejscu pojawia się sprzeczność. Trzy miliony lat to znacznie mniej niż udokumentowany przez paleontologię okres, w którym życie na ziemskich kontynentach rozwijało się bez żadnych wielkich katastrof. Sprzeczność znika jednak, gdy zauważymy, że większość błysków gamma pochodzi z krańców Wszechświata. Światło (a więc i same błyski) biegło do nas stamtąd przez miliardy lat. Musiało więc być emitowane wtedy, gdy Wszechświat był znacznie młodszy niż obecnie. Oznacza to, że źródła błysków były bardzo aktywne tylko przez pierwszych kilka miliardów lat po Wielkim Wybuchu. "Akty sterylizacji "zdarzały się wtedy tak często, że unicestwiały w zarodku każdą formę żywą mogącą być bazą dla inteligencji.

James Annis z Fermi-Lab w Chicago zauważył, że spadek częstotliwości błysków gamma w miarę starzenia się Wszechświata nieuchronnie prowadzi do sytuacji, w której czas pomiędzy błyskami jest większy niż czas potrzebny na powstanie i rozprzestrzenianie się cywilizacji. Według niego, pozwoliło to zaistnieć cywilizacji na Ziemi... i nie tylko! Błyski są przecież czynnikiem globalnym, wszechświatowym i muszą pełnić rolę regulatora inteligencji we wszystkich galaktykach. Oznaczałoby to, że właśnie teraz, właśnie w tym momencie ewolucji Wszechświata, wszędzie rozwijają się cywilizacje dążące do ekspansji lub już rozprzestrzeniające się w swych macierzystych galaktykach (a może i poza nimi?).

Annis porównuje tę sytuację do przejścia fazowego. Następuje ono wtedy, gdy zmiana warunków powoduje, że to, co dotychczas było zabronione, staje się dozwolone. Przejściem fazowym jest na przykład zamarzanie wody przy obniżaniu temperatury. W przypadku rozwoju i rozprzestrzeniania się cywilizacji rolę czynnika kontrolującego pełni częstotliwość błysków gamma. W pierwszych miliardach lat po Wielkim Wybuchu błyski są częste i utrzymują Wszechświat "w stanie sterylnym" (pozbawionym cywilizacji). Spadek częstotliwości błysków gamma prowadzi do przełamania bariery wstrzymującej rozwój i ekspansję inteligencji oraz do błyskawicznego (w porównaniu do wieku Wszechświata) rozprzestrzenienia się jej po całym kosmosie. Zdaniem Annisa, Wszechświat właśnie teraz podlega takiemu przejściu fazowemu, a nasza kosmiczna samotność jest tylko złudzeniem.

Choć jego hipoteza może wydać się dziwaczna lub co najmniej nie dopracowana, trzeba przyznać, że u jej podstaw leżą solidne fakty, które udało nam się ustalić dzięki badaniom błysków gamma. Broni ona również zasady kopernikańskiej: głosi, że inteligencja powstała nie tylko na Ziemi, i tłumaczy brak jej pozaziemskich przejawów koordynującą rolą błysków gamma. Jest to chyba jedna z tych hipotez, które, choć po głębszej analizie mogą okazać się nieprawdziwe, jednak dzięki przejrzystości założeń i metod wnioskowania pozwalają pełniej ogarnąć podstawowe pytania stawiane wobec Wszechświata.

Dr WITOLD MACIEJEWSKI pracuje w Max-Planck-Institut für Astronomie w Heidelbergu. Jego specjalnością naukową jest dynamika układów gwiazdowych i ośrodka międzygwiazdowego.

O podobnych zagadnieniach przeczytasz w artykułach:
(01/99) Hipernowe i magnetary