Delta mi!

Wkrótce po Wielkim Wybuchu Wszechświat był zupełnie ciemny. Gwiazdy i galaktyki jeszcze nie powstały, a sam Wszechświat wypełniał tylko neutralny wodór, atomy helu oraz niewidoczna ciemna materia. Te kosmiczne mroczne wieki trwały kilkaset milionów lat, aż zaczęły tworzyć się pierwsze gwiazdy i galaktyki. Niestety obserwacje galaktyk pochodzących z tego okresu ewolucji Wszechświata stanowią ogromne wyzwanie, ponieważ ich światło jest wyjątkowo słabe...

W poprzednim stuleciu kosmologia przeszła kilka kryzysów, które diametralnie zmieniły nasze spojrzenie na ewolucję Wszechświata. Autorzy publikacji, która ukazała się w "Nature Astronomy" [1], sugerują, że być może jesteśmy w przededniu kolejnego momentu zwrotnego w kosmologii.

Po marcowej zmianie czasu na letni Słońce w kwietniu zachodzi późno, pod koniec miesiąca już po godzinie 20, a pojawia się ponownie na nieboskłonie wyraźnie przed godziną 6. W trakcie tego miesiąca Słońce zwiększa wysokość górowania o pokonując w tym czasie odcinek ekliptyki od środka gwiazdozbioru Ryb do środka gwiazdozbioru Barana, zaś czas jego przebywania nad horyzontem zwiększa się do prawie 15 godzin...

Czarne dziury to najbardziej zwarte "obiekty" znane astrofizycznym obserwacjom; cudzysłów częściowo tłumaczy fakt, że czarna dziura nie jest obiektem materialnym, ale regionem czasoprzestrzeni zakrzywiającym się pod wpływem własnego zakrzywienia. Grawitacja w teorii względności pochodzi z zakrzywienia czasoprzestrzeni, w której poruszają się (również zakrzywiające czasoprzestrzeń) masy. Nawet niematerialny obiekt, taki jak czarna dziura, ma zatem masę, ściśle związaną z wywoływaną przez nią krzywizną...

W nocy niektóre gwiazdy i planety można obserwować gołym okiem. Przy dobrych warunkach pogodowych i w miejscach niezanieczyszczonych sztucznym światłem widoczny jest również dysk naszej Galaktyki, Drogi Mlecznej, przyjmujący postać gęstego strumienia gwiazd przecinającego sferę niebieską...

Jak przenieść się w przeszłość? To bardzo łatwe! Po prostu spojrzyj w niebo. Każdego dnia oglądasz Słońce sprzed 8 minut. W nocy, gdy popatrzysz na Gwiazdę Polarną, widzisz ją taką, jaka była za panowania króla Jana III Sobieskiego (ok. 325 lat temu). A mając dobry wzrok (albo lornetkę), możesz zobaczyć, jak wyglądała galaktyka Andromedy w czasach, gdy na Ziemi zaczynała się epoka lodowcowa - 2,5 miliona lat temu.

Trzeci miesiąc roku oznacza koniec półrocznego okresu, w którym Słońce przebywało na południe od równika niebieskiego. Przejście na półkulę północną nastąpi 20 marca przed godziną 5 naszego czasu i w tym momencie zacznie się astronomiczna wiosna. Już 3 dni wcześniej, ze względu na zjawisko refrakcji atmosferycznej, dzień na północ od równika zrówna się z nocą. W ostatni weekend marca, z soboty 28 na niedzielę 29 dnia miesiąca, zmieni się czas z zimowego na letni. Należy pamiętać o przestawieniu zegarków z godziny 2 na 3.

W sierpniu ubiegłego roku (28.08.2019 r.) detektory wchodzące w skład konsorcjum LIGO/Virgo zaobserwowały dwa źródła fal grawitacyjnych, S190828j oraz S190828l. Dzięki analizie widm promieniowania ustalono, że w obu przypadkach fale te zostały wyemitowane w wyniku połączenia się dwóch czarnych dziur. Od czasu zarejestrowania pierwszej fali grawitacyjnej (14.09.2015 r.) obserwacje fal grawitacyjnych powoli stają się normą i naukowcy nie ekscytują się aż tak bardzo każdym zarejestrowanym przypadkiem, jednak te dwie obserwacje wydają się szczególnie interesujące.

W kwietniu 2019 roku mieliśmy okazję zobaczyć pierwszy obraz supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki M87, zarejestrowany przez Teleskop Horyzontu Zdarzeń (Event Horizon Telescope, EHT). Obraz przedstawia niezbyt ostry jasny pierścień, czasem określany jako cień czarnej dziury. Szybko zrobił popkulturową karierę, zostając bohaterem licznych memów, ale czy aby wszyscy publikujący jego internetowe przeróbki wiedzą, co tak naprawdę przedstawia? Żeby to wyjaśnić, musimy najpierw cofnąć się w czasie o 100 lat, do początków teorii względności i teorii grawitacyjnego ugięcia promieni światła.

Nie. Ale odpowiedź na tytułowe pytanie to kawałek ciekawej nauki...

Luty to pierwszy miesiąc z wyraźnie wydłużającymi się dniami i skracającymi nocami. W ciągu miesiąca, który w tym roku ma 29 dni (2020 jest rokiem przestępnym), wysokość górowania Słońca zwiększy się z do , w związku z czym czas jego przybywania na nieboskłonie wzrośnie prawie do 11 godzin...

Jedno z fundamentalnych stwierdzeń współczesnej astronomii zakłada, że gwiazdy powstają w zimnym gęstym gazie molekularnym. Wszystkie modele tworzenia i ewolucji galaktyk, które przecież składają się między innymi z milionów gwiazd, oparte są bezpośrednio na tym założeniu. Wspierane jest ono przez obserwacje astronomiczne, które wskazują, że galaktyki aktywnie tworzące gwiazdy - zazwyczaj spiralne o niebieskim kolorze - posiadają duże zapasy zimnego gazu molekularnego, przez co szybka produkcja gwiazd może być w nich podtrzymywana. Z kolei w drugiej klasie galaktyk, charakteryzujących się kolorem czerwonym, produkcja gwiazd zanikła i wypełniają je jedynie stare gwiazdy, będące u schyłku swojego życia.

Siła grawitacji sprawia, że jakikolwiek upuszczony przedmiot spada ruchem jednostajnie przyspieszonym. Wartość przyspieszenia ziemskiego znamy na pamięć. Można więc obliczyć położenie ciała i jego prędkość w dowolnej chwili. Również czas spadania wyznaczymy natychmiast, jeżeli tylko znamy wysokość początkową. Trudno o mniej wymagające zadanie z dynamiki.

Rok 2020 to ostatni rok drugiej dekady XXI wieku. Można go nazwać rokiem planet Układu Słonecznego. Na Merkurego zawsze można liczyć na przełomie zimy i wiosny (wieczorem) oraz na przełomie lata i jesieni (rano). Niestety w tym roku półkula północna ma pecha i podczas okresów dobrej widoczności Merkury oddala się od Słońca na jakieś Na półkuli południowej jest to nawet więcej w związku z czym planeta wznosi się wyżej i można ją obserwować dłużej niż na półkuli północnej. Planeta Wenus, w przeciwieństwie do roku 2019, gdy była nieobserwowalna przez ponad 9 miesięcy, już od grudnia zeszłego roku jest widoczna na niebie wieczornym, z maksymalną elongacją pod koniec marca.

Od ponad 100 lat, czyli od momentu opublikowania szczególnej, a później ogólnej teorii względności (odpowiednio, w 1905 i 1915 roku), czas i przestrzeń splecione są w opisie fizycznym w jeden byt zwany czasoprzestrzenią...

Człowiek spoglądał w nocne niebo od zarania dziejów, od równie dawna podejmował też próby znalezienia odpowiedzi na pytanie: czy jesteśmy sami we Wszechświecie? Dziś, w dobie zaawansowanych sond kosmicznych i ekstremalnie dużych teleskopów, pytanie to jest nadzwyczaj aktualne.

Gdybyśmy chcieli sfotografować Drogę Mleczną z zewnątrz, tak jak fotografujemy inne galaktyki, to musielibyśmy wysłać statek kosmiczny na odległość co najmniej dziesiątek tysięcy lat świetlnych, ponieważ Droga Mleczna ma ponad 100 000 lat świetlnych średnicy. Jednakże po pierwsze nie dysponujemy odpowiednią technologią, a po drugie zdjęcie wysłane z takiej odległości dotarłoby do nas dziesiątki tysięcy lat później, a podróż statku do miejsca wykonania zdjęcia trwałaby znacznie dłużej. Astronomowie badający kształt i strukturę Drogi Mlecznej są więc skazani na obserwacje prowadzone jedynie z jej wnętrza.

Nastał ostatni miesiąc 2019 roku. Słońce przebywa niżej niż pod równikiem niebieskim, dlatego grudniowe dni są najkrótsze w całym roku, a noce najdłuższe. 22 grudnia o godzinie 5:19 naszego czasu Słońce osiągnie najbardziej na południe wysunięty punkt ekliptyki, i tym samym na północnej półkuli Ziemi zacznie się astronomiczna zima. Na początku stycznia nasza planeta przechodzi przez peryhelium, stąd w grudniu i styczniu porusza się najszybciej, pokonując na orbicie ponad dziennie. Dlatego początek zimy nie oznacza najpóźniejszego wschodu i najwcześniejszego zachodu Słońca.

W jaki sposób Słońce wytwarza ogromną ilość energii niezbędnej do podtrzymania życia na Ziemi? Począwszy od pierwszej połowy XIX wieku pytanie to było nie lada wyzwaniem dla astronomów i fizyków teoretycznych, którzy spierali się o to gorąco z geologami i biologami ewolucyjnymi, a problemem pogodzenia wieku Słońca i Ziemi zajmowali się najznamienitsi fizycy epoki. Dziewiętnastowieczni fizycy uważali, że źródłem energii słonecznej jest grawitacja...

Jak bardzo inteligentna jest współczesna sztuczna inteligencja (artificial intelligence, AI)? W przeciwieństwie do tego, co przedstawia fantastyka naukowa, AI jest na razie dość mało zaawansowana, żeby nie powiedzieć - prymitywna. Rzeczywistość i fantastykę naukową wiele różni; daleko nam jeszcze do stworzenia androidów i maszyn, które potrafią myśleć i funkcjonować jak ludzie. Mimo to współczesna AI stanowi nieodłączną część naszego życia, chociaż często możemy nie zdawać sobie z tego sprawy...

W tym roku Nagroda Nobla z fizyki została przyznana trzem astrofizykom. Połowę nagrody otrzymał James Peebles za rozwój teoretycznych podstaw współczesnej kosmologii, natomiast kolejną połowę otrzymali Michel Mayor oraz Didier Queloz za odkrycie pierwszej planety pozasłonecznej krążącej wokół gwiazdy typu słonecznego.

Zaczął się czas zimowy i Słońce chowa się pod widnokrąg niewiele po godzinie 16. W trzeciej dekadzie miesiąca Słońce przetnie równoleżnik deklinacji w drodze na południe, rozpoczynając dwumiesięczny okres najkrótszych dni i najdłuższych nocy, z kulminacją w dniu przesilenia zimowego 21 grudnia. Przez cały miesiąc długość dnia skróci się o ponad półtorej godziny, do niewiele ponad 8 godzin pod jego koniec.

Brzmi jak hasło reklamowe, i w dodatku to prawda. Urządzenia, o których mowa, znajdują się wszędzie tam, gdzie chcemy uchwycić obraz. Od teleskopów kosmicznych poprzez wyszukane aparaty cyfrowe po kamerki w laptopach i telefonach komórkowych. Zawdzięczamy im zapierające dech w piersiach zdjęcia odległych mgławic i galaktyk (ostatnio nawet czarnych dziur), artystyczne fotoreportaże z Timbuktu i... łazienkowe selfie. Kamery CCD (charged-coupled device) i CMOS (complimentary metal-oxide-semiconductor), bo o nich mowa, zrewolucjonizowały fotografię. Ich twórcy, Willard S. Boyle i George E. Smith, w 2009 roku otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki. A wszystko zaczęło się od tego, że astronomowie chcieli obserwować więcej galaktyk.

Komitet Noblowski przyznał dziś nagrodę w dziedzinie fizyki za "wkład w zrozumienie ewolucji Wszechświata i miejsca Ziemi w Kosmosie". Połowę nagrody otrzymał James Peebles za "teoretyczne odkrycia w kosmologii fizycznej". Laureatami drugiej połowy nagrody zostali Michel Mayor i Didier Queloz za "odkrycie exoplanety okrążającej gwiazdę typu słonecznego".

Nakładem Wydawnictwa Naukowego PWN ukazała się książka Davida Weintrauba pod polskim tytułem "Mars. W poszukiwaniu życia". David Weintraub jest profesorem astronomii na Uniwersytecie Vanderbilta w Nashville w USA. Jest on autorem kilku książek popularnonaukowych, a po polsku jakiś czas temu w serii "Na ścieżkach nauki" ukazała się książka "Ile lat ma Wszechświat", opowiadająca o kosmologii. W swojej drugiej wydanej po polsku książce autor opisuje rozwój poszukiwań życia na innych planetach Układu Słonecznego, a szczególnie na Marsie.