Silniki grawitacji - Prószyński i S-ka

advertisement
Silniki
grawitacji
W serii ukazały się:
w 2012 roku:
Richard Dawkins
Ian Stewart
Günter Nimtz
Astrid Haibel
Ian Stewart
John D. Barrow
Shing-Tung Yau
Steve Nadis
Leon Lederman
Dick Teresi
David A. Weintraub
Brian Greene
Ian Sample
Samolubny gen
Dlaczego prawda jest piękna. O symetrii w matematyce i fizyce
Przestrzeń czasu zerowego. Tunelowanie kwantowe i prędkości nadświetlne
Stąd do nieskończoności.
Przewodnik po krainie dzisiejszej matematyki
Księga wszechświatów
Geometria teorii strun. Ukryte wymiary przestrzeni
Boska cząstka. Jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?
Ile lat ma wszechświat. Wielkie pytanie i wielka podróż ku odpowiedzi
Ukryta rzeczywistość. W poszukiwaniu wszechświatów równoległych
Peter Higgs. Poszukiwania boskiej cząstki
w 2013 roku:
Lisa Randall
Paul Davies
Leon Lederman
Christopher Hill
Frank Close
Stephen Oppenheimer Bruce Rosenblum
Pukając do nieba bram. Jak fizyka pomaga zrozumieć wszechświat
Milczenie gwiazd. Poszukiwania pozaziemskiej inteligencji
Zrozumieć niepojęte. Fizyka kwantowa i rzeczywistość
Zagadka nieskończoności.
Kwantowa teoria pola na tropach porządku Wszechświata
Pożegnanie z Afryką. Jak człowiek zaludniał świat…
Zagadka teorii kwantów. Zmagania fizyki ze świadomością
w 2014 roku:
Lawrence M. Krauss Wszechświat z niczego. Dlaczego istnieje raczej coś niż nic
Jim Baggott Higgs. Odkrycie boskiej cząstki
Caleb Scharf
Silniki
grawitacji
Jak czarne dziury rządzą galaktykami
i gwiazdami
Przełożyli
Urszula i Mariusz
Seweryńscy
Tytuł oryginału
Gravity’s engines: how bubble-blowing black holes rule galaxies, stars, and
life in the cosmos
Copyright © 2012 by Caleb Scharf
Published by arrangement with Scientific American, an imprint of Farrar, Straus and
Giroux, LLC, New York
All rights reserved
Projekt serii
Prószyński Media
Opracowanie graficzne okładki
Zbigniew Larwa
Ilustracja na okładce
ilustracja NASA / Zbigniew Larwa
Redaktor serii
Adrian Markowski
Redakcja
Anna Kaniewska
Korekta
Andrzej Massé
Łamanie
Ewa Wójcik
ISBN 978-83-7839-795-3
Warszawa 2014
Wydawca
Prószyński Media Sp. z o.o.
02-697 Warszawa, ul. Rzymowskiego 28
www.proszynski.pl
Druk i oprawa
OPOLGRAF Spółka Akcyjna
45-085 Opole, ul. Niedziałkowskiego 8-12
Spis treści
Rozdział 1
Rozdział 2
Rozdział 3
Rozdział 4
Rozdział 5
Rozdział 6
Rozdział 7
Rozdział 8
Rozdział
9
Przedmowa
Ciemna gwiazda Mapa wieczności Sto miliardów dróg na dno Nawyki żywieniowe goryli
o masie kwintylionów kilogramów
Bąble Odległa syrena Początki: część I Początki: część II Jest w tym majestat Podziękowania
za udostępnienie zdjęć
. . . . . . . . . . . . . . 7
. . . . . . . . . . . . . . 11
. . . . . . . . . . . . . . 53
. . . . . . . . . . . . . . 86
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
122
156
182
213
233
258
. . . . . . . . . . . . . 275
Przedmowa
Oto książka poruszająca niezwykle istotne tematy naukowe, poczynając
od opisu teorii zrodzonych w najgłębszych zakamarkach intuicji i umysłu
człowieka, a kończąc na nadzwyczaj ekspresyjnych obrazach realnego
Wszechświata. To opowieść o polujących na czarne dziury fizykach
i astronomach, a także o naszych poszukiwaniach praw kosmologicznych,
o dążeniu do zrozumienia natury galaktyk, gwiazd, egzoplanet, a nawet
życia w innych światach. Odkąd w latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych zeszłego wieku na stałe weszły do głównego nurtu kultury
popularnej, czarne dziury zawsze były przedmiotem szczególnej fascynacji. Dziwne, niszczycielskie, zaginające czasoprzestrzeń, pożerające
wszystko monstra dostarczały niekończącej się pożywki zarówno pracom
naukowym, jak i powieściom twórców fantastyki naukowej. Pracując nad
przetwarzaniem napływającego strumienia danych i budowaniem coraz
doskonalszego wizerunku Wszechświata i jego zawartości, astronomowie
odkryli, że czarne dziury nie tylko stanowią ważny, jeśli nie najważniejszy,
element na mapie kosmosu, ale wiele z nich jest przerażająco głośnych,
wręcz hałaśliwych. Są to szalone, wyzywające i pobudzające wyobraźnię
odkrycia – idealny materiał na bohatera bestselleru.
Zawartość tej książki świadczy o tym, jak ważne, w moim mniemaniu, są te obiekty. Czarne dziury to silniki grawitacyjne – najwydajniejsze
generatory energii w całym kosmosie. Z tego powodu odegrały kluczową
rolę w kształtowaniu Wszechświata, jaki znamy. To, w moim odczuciu,
8
Silniki grawitacji
jedna z najniezwyklejszych i najdziwaczniejszych cech natury, na jakie
się natknęliśmy: należące do najbardziej destrukcyjnych i niedostępnych
obiektów we Wszechświecie okazują się również niemal najważniejsze.
Warto zatrzymać się chwilę i bliżej rozważyć to zagadnienie – taka podróż to także dla mnie niesamowita frajda.
Oczywiście wszystko, o czym tu opowiadam, to efekt wyczerpującej
i wymagającej najwyższych umiejętności pracy całych zastępów wybitnych
naukowców. Ich wspólny wkład zainspirował i ukierunkował moje własne
rozmyślania. Pragnę, aby czytelnik kończący lekturę Silników grawitacji
wyniósł z niej zrozumienie tego, jak wspaniałych odkryć dokonaliśmy i jak
potężne i błyskotliwe idee ludzkiego umysłu zostały tu zaangażowane.
Kto poczuje apetyt na więcej, temu przypisy dadzą przedsmak tego, co
można znaleźć w rozległym oceanie literatury, z którego wyłowiłem jedynie co wyborniejsze kąski. W każdym razie warto przynajmniej przebiec
wzrokiem przypisy, by nabrać pojęcia o niewiarygodnym bogactwie myśli
ludzkiej zaangażowanej w tę tematykę.
Przekonałem się, że pisanie o nauce to fascynujące doświadczenie.
Po spędzeniu znacznej części życia na uprawianiu nauki zwrócenie się
ku jej opisywaniu okazuje się zarówno kształcące, jak też uczy pokory.
Istnieje wiele źródeł, z których czerpałem nie tylko fakty, lecz także
inspirację. Na specjalną wzmiankę zasługują książki autorstwa Kipa
Thorne’a, Mitcha Begelmana i Martina Reesa. Podobnie jak inne, wymienione w przypisach, okazały się one dla mnie niezbędną pomocą.
Muszę wyrazić wdzięczność bardzo wielu osobom. Najpierw za pomoc przy pisaniu – ta książka pozostałaby jedynie mglistą mrzonką,
gdyby nie wysiłki mojej wspaniałej i natchnionej agentki, Deirdre Mullane z Mullane Literary Associates, oraz ciężka praca i nadzwyczajne
umiejętności Amandy Moon z wydawnictwa Scientific American/Farrar,
Straus i Giroux, która z wdziękiem i cierpliwością przeprowadziła mnie
przez cały proces.
Potem za wsparcie naukowe – całe to przedsięwzięcie naprawdę
narodziło się dwadzieścia lat temu za sprawą moich dwóch ważnych
Przedmowa
9
mentorów. Ofer Lahav i Donald Lynden-Bell wspaniałomyślnie podzielili się ze mną swoją mądrością i pomogli mi wkroczyć do świata
profesjonalnej astronomii. Jeśli chodzi o ludzi napotkanych na ścieżkach dalszej kariery, chciałbym podziękować takim osobom, jak Keith
Jahoda, Richard Mushotzky, Laurence Jones, Eric Perlman, Harald
Ebeling, Donald Horner, Megan Donahue, Mark Voit, Andy Fabian,
Keith Gendreau, Eric Gotthelf, Colin Norman, Wil van Breugel, Ian
Smail, David Helfand, Mark Bautz, Frits Paerels, Steve Kahn, Fernando
Camilo, Francisco Feliciano, Nelson Rivera, Arlin Crotts, Zoltán Haiman, Joanne Baker, Michael Storrie-Lombardi, David Spiegel, Kristen
Menou, Ben Oppenheimer, Adam Black, Mbambu Miller, Greg Barrett,
Jane Rosenman oraz wielu innym, którzy nieświadomie zainspirowali
mnie i dodali mi odwagi.
Wreszcie za wszystko inne – dziękuję mojej rodzinie, obdarzonej
anielską cierpliwością osobistej drużynie dopingującej – głowie rodziny,
mojej matce Marinie Scharf, żonie Bonnie Scarborough, córkom Laili
i Amelii – wszystko wam zawdzięczam.
Na zakończenie, zanim przystąpisz do lektury, pozwól, że podzielę
się z tobą pewną refleksją. Jako gatunek zrodzony w wyniku trwającej
cztery miliardy lat zażartej molekularnej ewolucji, mamy wrodzoną
skłonność do pracy, pracy i jeszcze raz pracy. Robimy to, żeby przetrwać,
a i tak przetrwanie zbyt wielu z nas stoi pod znakiem zapytania. Dla
innych praca jest raczej środkiem do celu, sposobem na zaopatrzenie
się w rzeczy zapewniające komfort, zabawę, a nawet nieco spokoju.
Niemniej wszyscy powinniśmy czasem pomyśleć o tym, by zatrzymać
się i spojrzeć w niebo. Choć jesteśmy tak niewielcy, nasze życie pozostaje
misternie wplecione w cały otaczający nas zdumiewający i ogromny
kosmos. To nasze dziedzictwo. Powinniśmy być dumni i zadowoleni
z tego, że się w nim znajdujemy, i nigdy nie zabijać w sobie ciekawości,
która każe nam ciągle go badać.
Rozdział 1
Ciemna gwiazda
Komputer stoi wśród rozrzuconych na blacie biurka, poplamionych
kawą papierów. Przez cały ranek jego ekran pozostaje pusty. Nieoczekiwanie ożywia się, wyświetlając naznaczony pikselami obraz. Nadchodzi
wiadomość z kosmosu.
Kilka dni wcześniej umieszczone wysoko nad powierzchnią Ziemi
wielkie obserwatorium orbitalne przez czterdzieści godzin przyglądało
się przestrzeni nad jasnym łukiem galaktyki Drogi Mlecznej. W zimnej
próżni oczy teleskopu cierpliwie śledziły niewielki skrawek kosmosu,
skrawek nieba w pobliżu konstelacji o łacińskiej nazwie Auriga, czyli
Woźnica. Otwierający się w tym kierunku widok stwarza niepowtarzalne warunki obserwacji badaczowi studiującemu otchłań kosmosu
w nadziei, że natknie się na skarb.
Ten nadzwyczajny instrument nosi nazwę Chandra*. Jego budowa
pochłonęła dziesiątki lat pracy setek ludzi w wielu różnych krajach.
Otulające go gładkie powierzchnie i zamknięte w nich nienagannie
precyzyjne urządzenia stanowią wytwór wysoce zaawansowanej cywilizacji technicznej, ludzkiego potu i krwi, miłości i łez. Podczas gdy
z marzenia przeistaczał się w rzeczywistość, zaczynały się i kończyły
* Jedno z „Wielkich Obserwatoriów” NASA, dorównujące pod względem ambicji
i kosztów Teleskopowi Kosmicznemu Hubble’a, wyniesione na orbitę 23 lipca
1999 roku. Informacje dostępne są na stronie NASA/Chandra Science Center/
Harvard pod adresem: http://chandra.harvard.edu/.
12
Silniki grawitacji
kariery. Wreszcie został wyniesiony w kosmos i uwolniony z brzucha
należącego do NASA promu kosmicznego Columbia, stając się namacalnym przykładem niekończącej się ciekawości człowieka.
Teraz dostrzegł ulotną oznakę czegoś kryjącego się w głębi kosmosu. Jego zwierciadła wychwyciły fotony, cząstki światła, które
przeniknąwszy filtry, dotarły do krzemowego sensora kamery cyfrowej i uformowały na nim obraz. Ślad ten, zakodowany w strumieniu
danych, pomknął ku Ziemi, przechwycony pod postacią wiązki
promieniowania mikrofalowego przez stację naziemną i retransmitowany dookoła globu. Przetworzony i wysłany na drugi kraniec
kontynentu, pokonawszy kolejne setki kilometrów przewodami
i światłowodami, w końcu ponownie przyjął postać monochromatycznego obrazu, wyświetlając się na ekranie monitora w moim
małym, zabałaganionym gabinecie, dziewięć pięter nad poziomem
ulic Manhattanu.
Na ogół nie spodziewamy się ujrzeć w charakterystycznym dla
współczesnej nauki zalewie danych zbyt wielu rzeczy godnych szczególnej uwagi. Odebraliśmy bolesną lekcję cierpliwości. Jednak na tym
zdjęciu pośród szumów wyraźnie rysuje się jakaś struktura. Jest mała
i słaba, lecz niewątpliwie widoczna. Wyraźnie dostrzegam niewielki
punkt światła w otoczeniu czegoś jeszcze – rozmytej, ciągnącej się
w lewo i w prawo smugi światła. To niczym przyszpilona do kawałka
kartonu mała ważka. Jest w tym obiekcie coś nadzwyczaj interesującego. Ma w sobie posmak nowego gatunku.
Choć odbijające się echem wśród ścian miejskiego kanionu hałaśliwe odgłosy ulicy nie zmieniły swojego natężenia, w owej chwili
wydały mi się stłumione. Umysłem nie pozostawałem już na tym
świecie, lecz błądziłem daleko, daleko stąd, w odległym zakątku
Wszechświata.
Ciemna gwiazda
13
Fotony, które złożyły się na ten obraz, rozpoczęły podróż dwanaście miliardów lat temu*. Narodziły się jako promienie rentgenowskie,
niewidzialne dla ludzkich oczu, lecz zdolne przenikać nasze miękkie
ciała. Przez dwanaście miliardów lat niepowstrzymanie przemierzały
kosmos. Podczas gdy tak podróżowały, Wszechświat ulegał zmianom
– przestrzeń rozszerzała się i wpływała na kształt fali promieniowania,
rozciągając ją i studząc, obniżając niesioną przez nią energię.
Gdy fotony ruszały w drogę, nie było jeszcze gwiazdy zwanej Słońcem ani planety zwanej Ziemią. Dopiero kiedy miały za sobą dwie trzecie
podróży, część mgławicy, znajdującego się we wciąż nieprawdopodobnie
odległej galaktyce obłoku gazu i pyłu międzygwiezdnego, zapadła się,
tworząc nową gwiazdę i układ towarzyszących jej nowych planet, które
ostatecznie stały się naszym domem.
Już w chwili gdy formowała się Ziemia, fotony były starożytnymi,
liczącymi siedem miliardów lat cząstkami, które zdążyły przebyć niewyobrażalnie wielkie przestrzenie kosmosu. Mijał czas. Gdzieś na Ziemi
złożony układ struktur molekularnych zaczął podlegać samoreplikacji:
powstało życie. Dwa miliardy lat później fotony zaczęły penetrować najdalsze krańce Wszechświata, który znamy. Sporządzone przez nas mapy
ukazują zapełniające go ogromne supergromady** i podobne do pajęczych
sieci struktury galaktyczne. Rozpięte na przestrzeni dziesiątek i setek
milionów lat świetlnych, tworzą szkielet obrastający formującymi się
pod wpływem grawitacji gwiazdami i galaktykami – wypełniającymi
kosmos milionami galaktyk i trylionami gwiazd. Tymczasem na Ziemi,
* Czas trwania wędrówki fotonów z tego odległego rejonu odpowiadający kosmologicznemu przesunięciu ku czerwieni równemu 3,8 (liczba wyrażająca
stosunek prędkości ucieczki do prędkości światła) i odległości współporuszającej
się (występującej w prawie Hubble’a) równej około 23 miliardów lat świetlnych,
obliczonej dla modelu Wszechświata płaskiego, zdominowanego przez energię
próżni.
** Skupisko galaktyk i gromad galaktyk o rozpiętości kilkuset milionów lat świetlnych.
14
Silniki grawitacji
w wyniku ewolucji mikrobiologicznej, doszło do powstania pierwszych komórek nowego typu życia – eukariotów, naszych bezpośrednich przodków. Ruchliwe mikroskopijne istoty zajęte były pływaniem
w poszukiwaniu pożywienia.
Minął kolejny miliard lat. Fotony wkroczyły w prawdziwie znany
nam obszar nieba, z ujętymi na mapach olbrzymimi ścianami galaktyk
i rozległymi pustymi przestrzeniami. Znajdujące się tutaj struktury zostały opatrzone wizytówkami z dobrze znanymi nazwiskami, takimi jak
Abell 2218 czy Zwicky 3146. To dwa ogromne, scalone grawitacją roje
galaktyk nazywane gromadami. Na Ziemi pojawiły się pierwsze organizmy rzeczywiście zasługujące na miano wielokomórkowych, a powietrze stało się przesycone tlenem, pierwiastkiem charakteryzującym się
nieokiełznaną reaktywnością. W odpowiedzi zaczęły ewoluować nowe
typy metabolizmu – życie stanęło u progu rewolucji. Ledwie pięćset
milionów lat później suche lądy na Ziemi pokryły się czymś nowym:
roślinami wykorzystującymi molekularne mechanizmy fotosyntezy.
Superkontynent Gondwana*, największy płat lądu na planecie, zaczął
przybierać dziwny zielony odcień.
Fotony cierpliwie kontynuowały podróż, przemierzając regiony
dziś coraz lepiej znane astronomom, których jeszcze wówczas nie było
na świecie. W pobliżu znajdowały się wielkie gromady galaktyk; ich
nazwy będziemy czerpać od nazw gwiazdozbiorów, w których je widzimy: Warkocz Bereniki, Centaur i Hydra. Nasza Galaktyka, widziana
z perspektywy mijanego przez mknące fotony obserwatora, stanowiła
teraz jedną z rozsianych przed nimi tysięcy plamek światła.
Trzeba było kolejnych 490 milionów lat, żeby nasze cząstki dotarły
do Grupy Lokalnej, zbieraniny wszelkich galaktyk. Są wśród nich duże,
* Południowy superkontynent istniejący, jak się uważa, w okresie pomiędzy 510
a 200 milionów lat temu, który ostatecznie rozpadł się na Afrykę, Amerykę
Południową, Antarktydę, Australię i Indie. Przeczytaj, na przykład: Peter Cattermole, Building Planet Earth: Five Billion Years of Earth History (Cambridge
University Press, London 2000).
Ciemna gwiazda
15
takie jak Andromeda i Droga Mleczna, ale są i małe, jak galaktyki karłowate Wieloryba, Pegaza, Pieca i Feniksa. Nic szczególnego, miejsce,
jakich wiele, wszystkiego może kilka bilionów gwiazd.
Na Ziemi nastawały i przemijały kolejne wielkie epoki w rozwoju
życia. Już od ponad sześćdziesięciu milionów lat nie widywano tu dinozaurów. Linie kontynentów i oceanów uległy radykalnym zmianom,
wyraźnie przypominając świat, który znamy obecnie. Powierzchnia
globu zaroiła się od ptaków i ssaków. Morza Czarne i Kaspijskie oraz
Jezioro Aralskie zaczęły oddzielać się od pradawnego Morza Tetydy
i tego, co miało stać się Morzem Śródziemnym.
Po upływie kolejnych kilku milionów lat fotony wpadły w studnię
grawitacyjną naszego galaktycznego sąsiedztwa. W miarę zbliżania się
Droga Mleczna stawała się coraz wyraźniej widoczną na niebie, szeroko
rozlaną, jasną plamą. Po powierzchni trzeciej planety krążącej wokół
skromnej gwiazdy karłowatej typu G, orbitującej w obrębie jednego
z zewnętrznych ramion tej galaktyki spiralnej, właśnie zaczął wędrować nowy gatunek wyprostowanych, dwunożnych zwierząt. Podczas
gdy fotony zbliżały się, nowe stworzenia wydeptywały stopami ślady
w obróconych w błoto popiołach wulkanicznych wąwozu Olduvai
we wschodniej Afryce. W całej swojej trwającej dwanaście miliardów
lat wędrówce fotony ani razu nie wyhamowały. Jako cząstki światła
zostały trwale wplecione w przestrzeń i czas, poruszając się wciąż z tą
samą, stałą prędkością, identyczną jak w chwili narodzin.
Trzeba było kolejnych dwóch milionów lat, żeby fotony dosięgły
zewnętrznych kosmyków naszej Galaktyki, wirującej niczym gigantyczny
fajerwerk. Na Ziemi trwało właśnie wielkie zlodowacenie. Północna
półkula planety zniknęła pod rozprzestrzeniającymi się z bieguna ogromnymi płachtami lodu. Tak gruntowna zmiana warunków otoczenia
odcisnęła swoje piętno na losach i zachowaniu potomków człowiekowatych – ludzi. Gromady ludzkie migrowały i odkrywały nowe tereny.
Obszary będące niegdyś płytkimi morzami teraz dawało się przebyć
suchą stopą. Minęło kolejnych dwanaście tysięcy lat i fotony zaczęły
16
Silniki grawitacji
przemierzać pełne gwiazd, gazu i pyłu spiralne ramię galaktyki Drogi
Mlecznej zwane Ramieniem Perseusza. Na Ziemi lodowce zdążyły się
już wycofać, a wszędzie pojawiły się nowe strefy osadnictwa człowieka.
Wielkie kultury rodziły się i umierały, zastępowane nowymi, rozkwitającymi we wciąż innych regionach, od Środkowego Wschodu po Azję,
od Afryki po Amerykę Północną i Południową, a także po Oceanię.
Fotony wkroczyły w odnogę Ramienia Oriona naszej Galaktyki. Po
drodze mijały Mgławicę Oriona, przepiękny ogromny obłok gazu i pyłu,
miejsce narodzin nowych gwiazd i cmentarzysko starych. Zostało im
jeszcze tysiąc lat bezkresnej wędrówki. Na Ziemi, w Chinach i na Bliskim
Wschodzie, astronomowie zaobserwowali na niebie nowy jasny obiekt.
Nie wiedząc o tym, byli świadkami wybuchu supernowej, gwałtownej
śmierci gwiazdy. Dziesięć lat później, w roku 1066, książę Normandii
o niesławnym imieniu Wilhelm Bękart, uzurpując sobie prawa do tronu,
poprowadził armię na podbój pewnego wyspiarskiego królestwa. Jego
przybycie poprzedziło, a niektórzy uważają, że zapowiedziało, pojawienie się na niebie ognistej komety, nazwanej później kometą Halleya,
która została przedstawiona na ilustrującej tamte doniosłe wydarzenia
tkaninie z Bayeux*. To dziewiętnasty raz, kiedy jej pojawienie się zostało
odnotowane przez obserwatorów. Za każdym razem kolejne obserwacje
dzieliło blisko siedemdziesiąt pięć lat.
Kolejni królowie i królowe, cesarze i cesarzowe wstępowali na trony i upadali. Wybuchały i kończyły się wojny. Ludzie migrowali i eksplorowali planetę. Jedne po drugich pojawiały się i znikały choroby,
wybuchy wulkanów, powodzie i trzęsienia ziemi. Sześćset lat minęło
w kosmicznym mgnieniu oka. Fotony wkroczyły w sferę, której środkiem
jest Ziemia, obejmującą Plejady, gromadę gwiazd noszącą także miano
* Pas tkaniny o długości 68 metrów przedstawiający inwazję Normanów na Anglię
w 1066 roku. Na tkaninie uwieczniono także kometę Halleya, która była prawdopodobnie widoczna na niebie już cztery miesiące przed inwazją. Trwający 75
do 76 lat okres obiegu komety został po raz pierwszy prawidłowo wyznaczony
w 1705 roku przez astronoma angielskiego Edmunda Halleya.
Ciemna gwiazda
17
Siedmiu Sióstr. Słońce było niczym więcej jak jaśniejącym w oddali
punktem światła. Galileusz, wykorzystując lunetę do obserwacji księżyców Jowisza, zdał sobie sprawę, że krążą one wokół własnej planety,
zatem Ziemia nie może stanowić centrum wszelkiego ruchu. Pół wieku
później Newton sformułował prawa fizyczne opisujące własności ruchu
i grawitacji.
Fotony kontynuowały podróż przez rozległe pustkowia przestrzeni
międzygwiezdnej – zdecydowanie większe w porównaniu z rozmiarami
gwiazd niż przestrzeń międzygalaktyczna w porównaniu z rozmiarami
galaktyk. Mijały wieki. Północną półkulę naszej planety spustoszyła
pierwsza i druga wojna światowa. Fotony wleciały tymczasem w rejon
gwiazd, które z powierzchni Ziemi dostrzegamy jako część konstelacji
Woźnicy. Wybuchła wojna w Wietnamie, a z każdego odbiornika radiowego dobiegała muzyka Beatlesów. Apollo 8 wszedł na orbitę Księżyca
i po raz pierwszy w dziejach ludzkie oko oglądało Ziemię wznoszącą
się nad nowy horyzont.
Kilkadziesiąt lat później fotony przemierzały już peryferie Układu
Słonecznego. Z chwilą gdy przedarły się przez magnetyczną skórę heliopauzy – gdzie kończą się wpływy Słońca, ustępując miejsca przestrzeni
międzygwiezdnej – zostały im ledwie godziny drogi. Wreszcie, jak gdyby
odgrywały z góry zaplanowaną rolę w jakiejś wielkiej kosmicznej tragedii,
trafiły wprost do wnętrza tuby, której średnica, równa 120 centymetrów, stanowi nie więcej jak 0,0000000000000000001 procent średnicy Drogi Mlecznej. I tak, zamiast żeglować w nieskończoność, fotony
zakończyły swoją odyseję, schwytane przez Obserwatorium Chandra,
znajdujące się wysoko na orbicie Ziemi, gdzie szereg pokrytych irydem
szklanych tub poprowadził je w głąb instrumentu. Po upływie kolejnych
kilku nanosekund starożytne fotony promieniowania rentgenowskiego
wreszcie, po długiej kosmicznej podróży, napotkały na swojej drodze
coś konkretnego: kawałek starannie spreparowanego krzemu, który sam
składa się z atomów wykutych we wnętrzu innej gwiazdy, martwej już
od miliardów lat. Krzem pochłonął energię fotonów, z których każdy,
18
Silniki grawitacji
ysunek 1. Obraz utworzony przez wędrujące dwanaście miliardów lat fotony
R
promieniowania rentgenowskiego, powstały na granicy zdolności rozdzielczej, co
zdradzają wyraźnie widoczne piksele. Wokół jasnego obszaru znajdują się dziwne
formacje: rozciągające się na setki tysięcy lat świetlnych struktury przypominające skrzydła ważki. To przebłysk obecności kryjącego się w głębinach kosmosu
tajemniczego kolosa.
padając na mikroskopijne piksele kamery, uwolnił w nich elektrony.
Kilka sekund później automatycznie pojawiło się napięcie, które zmiotło
uwolnione elektrony na bok, ku linii elektrod – niczym krupier zgarniający żetony ze stołu do ruletki. Tutaj, po trwającej dwanaście miliardów
lat wędrówce, fotony zostały zarejestrowane jako ładunki elektryczne
i poddane konwersji w coś całkiem nowego. Stały się informacją.
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

Create flashcards