Subiektywne podsumowanie 2022 roku w nauce: cz.2: kosmologia

   W 2022 roku odkryto kolejne setki planet i systemów gwiezdnych. Obecnie katalog potwierdzonych odkryć liczy ponad 5 300 planet i blisko 4 000 systemów słonecznych (w 2022 roku liczba odkrytych planet przekroczyła 5 tysięcy). Każdego kolejnego roku ilość wykrywanych ciał kosmicznych znacząco wzrasta.

http://www.exoplanet.eu/catalog

[Pierwszego odkrycia egzoplanety, czyli planety poza Układem Słonecznym, dokonał w 1992 roku polski astronom Aleksander Wolszczan razem z Kanadyjczykiem Dale Frailem. Początkowo metody wykrywania i ustalania parametrów egzoplanet opierały się wyłącznie na obserwacji gwiazd. Okresowe zmiany w przybyciu do Ziemi impulsów z pulsara – gwiazdy neutronowej pulsującej wiązkami promieniowania elektromagnetycznego - potwierdzały, że wokół niego krąży obiekt, który swoją grawitacją go „odciąga”. Regularne obniżenie jasności słońca świadczyło, że pomiędzy nim a ziemskim obserwatorem krąży ciało lub ciała kosmiczne. Cykliczne „chybotanie” gwiazdy wskazywało, że oddziałuje na nią grawitacja planety bądź planet na jej orbicie. Z tych obserwacji daje się obliczyć masę i wielkość egzoplanet, a w konsekwencji ustalić ich gęstość, orbity, skład oraz budowę. Obecnie, różne sensory umożliwiają bezpośrednią obserwację planet znajdujących się poza Układem Słonecznym.]

   W 2022 roku odkryto trzecią znaną niemowlęcą planetę - protoplanetę, podczas jej formowania się z protoplanetranego dysku akrecyjnego (okołoplanetarnego). Od dziesiątek lat przypuszczano jak powstają planety, że grawitacja ściska gaz, skondensowana kula gazu rozpoczyna fuzję jądrową i zaświeca gwiazda, zaś wokół niej krążą materiały (gazy, pył, gruz) z których formułują się planety. Niezużyte do powstania słońca, surowce zlepiają się, wpadają na siebie, tworząc coraz większe struktury, aż powstają planety i ich księżyce. Jednak dopiero w 2019 roku została ta teoria potwierdzona empirycznie (PDS 70), w 2021 roku zaobserwowano jak wokoło planety tworzą się księżyce (z dysku okołoplanetarnego). W 2022 roku wykryto trzeci taki przypadek (AS 209), najmłodszy z dotąd odnotowanych.

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac7fa3

Takie odkrycia oraz obserwacje umożliwiają, niedostępny kilka lat temu, wgląd w powstawanie układów planetarnych, planet i księżyców, powstawanie ich atmosfer, więc ogólnie w formowanie się systemów ciał kosmicznych (również w powstanie Układu Słonecznego).

Formowanie się egzoplanet wykrywamy poprzez obserwację wyrw w dysku akrecyjnym, świadczących o tym, że materiał z dysku połączył się w planetę lub księżyc (i stąd widać przerwę w dysku protoplanetarnym, pustkę wokoło powstającego ciała kosmicznego). Na razie zdjęcia egzoplanet są nieprecyzyjne i dość symboliczne. Jednak w przeciągu kilkunastu lat ich rozdzielność powinna się znacząco poprawić.

   Rozpoczął pracę Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, nazwany tak przez NASA na cześć ich urzędnika, administratora agencji w latach 60-tych XX wieku. Teleskop został umieszczony przy punkcie libracyjnym układu Słońce – Ziemia (w układzie dwóch ciał, w którym ich wzajemne oddziaływania grawitacyjne zapewniają trzeciemu ciału, o zaniedbywalnej masie, że pozostaje ono w stałym położeniu względem owych dwóch obiektów). Webb, znajdujący się około półtora miliona km od Ziemi, wykonuje zdjęcia w podczerwieni. Został przeznaczony do obserwacji pierwszych gwiazd powstałych w Wielkim Wybuchu, formujących się galaktyk i układów gwiezdnych, badania ewolucji kosmologicznej. Po wielu opóźnieniach i problemach, w lipcu 2022 roku NASA udostępniło pierwsze wyraźne zdjęcia wykonane przez Teleskop. Jeśli Webb nie ulegnie awarii, wykonane przez niego obserwacje okażą się bardzo ważne dla lepszego poznania ewolucji Wszechświata. (NASA zwykło popełniać elementarne błędy w swoich działaniach, więc funkcjonowanie Teleskopu nie jest pewne. Np. budując Komiczny Teleskop Hubble`a, nie uwzględniło, że na orbicie grawitacja i ciśnienie są słabsze niż na powierzchni Ziemi, przez co zmieni się kształt głównego zwierciadła. Hubble rozpoczął i mógł działać tylko dzięki licznym naprawom, dokonywanym przez astronautów. Były one możliwe gdyż znajdował się na orbicie okołoziemskiej. W przypadku umieszczonego daleko od Ziemi Webba, serwisowanie nie jest możliwe.)

https://www.nasa.gov/mission_pages/webb/main/index.html

Teleskop Webba już zarejestrował światło z najstarszej znanej nam galaktyki, powstałej zaledwie 325 mln lat po początku Wielkiego Wybuchu. Obraz tej galaktyki JADES-GS-z13-0 pochodzi sprzed 13,6 mld lat (13,6 miliardów lat przemieszczało się do nas światło) a obecnie obszar ten oddalony jest od Ziemi o ok. 33,6 mld lat świetlnych (gdyż przez miliardy lat Wszechświat się rozszerzał i JADES-GS-z13-0 oddalała się od naszej galaktyki – Drogi Mlecznej).

Webbem usiłuje się również ustalić skład atmosfer egzoplanet. Światło o konkretnej długości fali przenika przez materię, jest wchłaniane lub zostaje odbite (miara nieprzezroczystości). Na tej podstawie można określić jakie molekuły znajdują się w atmosferach, jakie panują w nich temperatura i ciśnienie. Badając widma atmosfer egzoplanet można stwierdzić w jakich procentach składają się z jakich gazów, jakich pierwiastków. Jednak obecnie pomiary owe są wysoce nieprecyzyjne (błędy mogą wynosić nawet rząd wielkości). Koniecznym jest rozbudowanie metod numerycznych do sprecyzowania odczytów takich obserwacji. Poprawienie modeli oddziaływania fotonów z różnymi molekułami (praca interdyscyplinarna: astronomia, spektroskopia, informatyka).

   Zaobserwowano gigantyczny rozbłysk świetlny, który wyemitował więcej fotonów niż tysiąc miliardów Słońc. Źródło rozbłysku jest oddalone od Ziemi o ok. 8,5 mld lat świetlnych.

Po jego detekcji, skierowano na jego źródło teleskopy na całej Ziemi, receptujące sygnały na różnych długościach fal, promieniowania optycznego, radiowego, rentgenowskiego i ultrafioletowego, co poskutkowało zebraniem kompletu danych. Okazało się, że prawdopodobnie, sygnał nazwany AT2022cmc, to dżet (wiązka energii wyemitowana z bieguna) wyrzucony przez supermasywną czarną dziurę, po rozerwaniu przez nią gwiazdy (zdarzenie rozerwania pływowego). Jest to najsilniejszy rozbłysk tego typu, kiedykolwiek zarejestrowany. Odnotowana siła rozbłysku wynika z tej okoliczności, że dżet jest skierowany w stronę Ziemi. Zapewne mają miejsce o wiele silniejsze rozbłyski tego typu, lecz kierunek ich przemieszczania nie trafia w Ziemię.

   Robotyczna misja księżycowa Chińskiej Republiki Ludowej – Chang – wykryła na Księżycu pokłady wody, helu 3 (potencjalnego paliwa termojądrowego) oraz nieznany wcześniej minerał. Nazwano go changesit (minerał bogini księżyca – Chang - wg chińskiej mitologii). W pokładach bazaltu tworzy kolumny bezbarwnych przezroczystych kryształów, jest zbudowany z fosforanów.

(ChRL bez problemu wysyła na Księżyc kolejne misje badawcze, po Księżycu spacerują jej łaziki, pobierają próbki gruntu i są one dostarczane na Ziemię. W obliczu tych faktów, ekscytacja NASA z powodu wielokrotnie przekładnego lotu Artemis 1 - który jedynie przeleciał obok Księżyca, z manekinami i pluszakami - jawi się jako czysto propagandowa, prymitywna i żenująca.)

   Japońska agencja kosmiczna (Japanese Aerospace Exploration Agency) ogłosiła zaobserwowanie w górnej części atmosfery Jowisza „fali gorąca”. Z prędkością tysięcy km/h porusza się ona od bieguna północnego w kierunku równika, ma powierzchnię zbliżoną do średnicy Ziemi. Ponieważ Jowisz znajduje się daleko od Słońca, zakładano, że nie bywają na nim wysokie temperatury. W górnych warstwach atmosfery powinny panować temperatury rzędu minus kilkudziesięciu stopni Celsjusza. Przypuszcza się, że „fale gorąca” powstają w zorzach polarnych, gdy cząsteczki ze Słońca podgrzewają atmosferę tam, gdzie nie jest ona osłonięta przez pole magnetyczne. Wówczas powstają „fale gorąca” osiągające temperaturę kilkuset stopni Celsjusza.

   Prof. Abraham Loeb polecił swojemu studentowi Amirowi Sirajowi (wydz. astrofizyki Harvardu), aby przeanalizował bazę danych NASA meteorytów i meteorów pod kątem tego, czy jakiś z nich nie pochodził spoza Układu Słonecznego. (Meteoroid to okruch skalny, meteorem jest ślad płomieni które zostawia w atmosferze, meteoryt to jego pozostałość po uderzeniu w powierzchnię.) Siraj odnalazł zapis o meteorze, który 8 I 2014 roku został zaobserwowany nad Papuą – Nową Gwineą, nad wyspą Manus, który to posiadał nadzwyczaj wysoką prędkość. Poruszał się ok. 209 tys. km/h co wykazywało, że pochodził spoza Układu Słonecznego. W 2019 roku Loeb i Siraj napisali o tym artykuł naukowy i złożyli go w czasopiśmie naukowym. Ku zdziwieniu autorów, ich tekst zastygł w procesie recenzowania. Dociekając przyczyny, uczeni dowiedzieli się, że zablokowała go cenzura rządu USA. Dowództwo Kosmiczne Stanów Zjednoczonych (United States Space Command) zablokowało publikację w międzynarodowym czasopiśmie naukowym na etapie recenzji. Oficjalne przedstawione uzasadnienie brzmiało, że wymaga tego bezpieczeństwo narodowe, ponieważ publikacja ujawniałaby możliwości technologii USA do rejestrowania rozbłysków w atmosferze.

Uczeni walczyli latami o możliwość udostępnienia wyników badań naukowych, i dopiero w 2022 roku rząd USA (United States Space Command) przyznał, że w 2014 roku w ziemskiej atmosferze pojawił się obiekt pochodzący spoza Układu Słonecznego, i wyraził zgodę na powyższą publikację naukową.

Ciąg powyższych zdarzeń ujawnia dwie istotne okoliczności:

1) Rząd USA stosuje wszechstronną i tajną cenzurę prewencyjną. Jego służby specjalne i wyspecjalizowane organy analizują nawet treść publikacji naukowych w zakresie astrofizyki, i cenzuruje oraz blokuje publikacje, o czym społeczeństwo nie ma pojęcia i na co nie wyraziło zgody, co też jest sprzeczne z obowiązującym w USA prawem. Kompletnie nie mamy pojęcia, co, gdzie, i o czym, zostało ocenzurowane. Co zatajają przed nami władze USA.

2) Dotąd wydawało się, że przemierzanie Układu Słonecznego przez obiekty pochodzące spoza niego jest bardzo rzadkie. A okazuje się, że jest bardzo częste. Potencjalnie, szczątki meteorytu, który spadł na Ziemię 8 I 2014 roku, można wydobyć z dna morza. Można zbadać materię spoza naszego Układu.

Ostatnie wyniki obserwacji wskazują, że istnieje wiele obiektów tzw. samotnych/swobodnych, przemierzających Galaktykę bez grawitacyjnego powiązania z jakimkolwiek układem gwiezdnym. Są to samotne meteoroidy, planety, niekiedy z księżycami, są to samotne gwiazdy, czasami z planetami, a nawet samotne czarne dziury.

Wcześniej zakładaliśmy, że jedynym takim zarejestrowanym obiektem, który był pochodzenia pozasłonecznego, odbywającym podróż międzygwiezdną, była Omuamua (z hawajskiego: pierwszy posłaniec). Planetoida lub wygasła kometa, która przeleciała przez Układ Słoneczny w 2017 roku. Poruszała się z ogromną prędkością, miała kształt cygara, ponad 400 m na ponad 40 m, posiadała dużą gęstość, była ze skał i/lub metalu, o barwie czerwonej. Po zbliżeniu się do Słońca, Omuamua wykonywała dziwaczne manewry i obroty, prawdopodobnie z powodu tego, że temperatura spowodowała roztopienie w niej substancji, które zamieniły się w gazy, i ich emisja siłą odrzutu spowodowała zmianę położenia oraz kursu.

(Shmuel Bialy i powyżej przywoływany Abraham Loeb z Uniwersytetu Harvarda opublikowali artykuł naukowy, w którym rozważali, że jest to wrak międzygwiezdnego statku kosmicznego - https://arxiv.org/pdf/1810.11490.pdf )