Wystarczy wyjechać wieczorem za miasto, położyć się na kocu i poczekać, aż oczy przywykną do ciemności, żeby zobaczyć coś, czego w mieście nie widać: gwiazdy nie są rozsypane po niebie równo. Jedne rejony są gęste od punktów, inne niemal puste, a w poprzek nieba ciągnie się jaśniejsza smuga. Astronom Reinout van Weeren z Uniwersytetu w Lejdzie tłumaczy, że to nie złudzenie, tylko ślad grawitacji, kształtu Drogi Mlecznej i miejsca, z którego patrzymy — a na końcu możesz sprawdzić, jak właściwie patrzysz w niebo.
Noc za miastem, koc, zadarta głowa. Po kilku minutach oczy przyzwyczajają się do ciemności i widać to, co w mieście ginie w łunie latarni: gwiazd jest mnóstwo, ale nie leżą równo. Tu skupisko, tam pustka, w poprzek nieba jaśniejsza smuga. Pytanie, dlaczego tak jest, brzmi naiwnie, a prowadzi prosto do fizyki galaktyk.
Reinout van Weeren, adiunkt na Uniwersytecie w Lejdzie, mówi o tym wprost: „Mamy do czynienia z pewną strukturą, w tym sensie, że rozmieszczenie gwiazd nie jest całkowicie przypadkowe, ale stworzenie całkowicie jednorodnego nieba byłoby czymś naprawdę wyjątkowym”. Innymi słowy: to nie niebo jest dziwne. Dziwne byłoby niebo idealnie gładkie.
Odpowiedź zaczyna się od siły, którą każdy zna z windy i ze schodów. Grawitacja nie rozprowadza materii równomiernie — robi dokładnie odwrotnie. Tam, gdzie gazu jest odrobinę więcej, przyciąganie działa odrobinę mocniej, więc gazu przybywa jeszcze więcej. Po miliardach lat takiej pracy wszechświat nie jest gładką mgłą, tylko zbiorem skupisk: gromad gwiazd, galaktyk i gromad galaktyk.
Van Weeren porównuje to do lasu. Tam też rosną drzewa różnych gatunków i różnej wielkości, i nikt nie rozstawia ich w równych odstępach. Na niebie dochodzi jeszcze jedno: jedne gwiazdy świecą jaśniej od innych, a do tego jedne są blisko, a inne bardzo daleko. Oba te czynniki mieszają się w obrazie, który widzi oko.
Drugi powód jest geometryczny i dotyczy naszego adresu. Droga Mleczna liczy około 100 miliardów gwiazd, a Słońce nie siedzi w jej środku, tylko na obrzeżach. Patrzymy więc na własną galaktykę z boku i z dużej odległości od jej najgęstszej części.
Dlatego niebo ma kierunki lepsze i gorsze. „Patrząc w kierunku centrum, możemy nawet zobaczyć pas miliardów nakładających się na siebie gwiazd” — mówi van Weeren. Ten pas to właśnie jasna smuga, od której nasza galaktyka wzięła nazwę.
Galaktyki też nie są jednym gatunkiem. Astronomowie dzielą je na trzy podstawowe typy, a kształt każdej z nich mówi coś o jej przeszłości.
Zdaniem badaczy galaktyki spiralne pojawiły się najwcześniej i mogą z czasem przekształcać się w eliptyczne — właśnie w wyniku łączenia się galaktyk. Kształt nie jest więc etykietą raz na zawsze, tylko etapem.
Ruch nie zatrzymał się na etapie układania. Droga Mleczna i Galaktyka Andromedy zbliżają się do siebie i za około 10 miliardów lat mają się zderzyć. Brzmi jak katastrofa, ale w praktyce oznacza raczej gwałtowne przemeblowanie.
Najpierw ściśnięty gaz zacznie masowo tworzyć nowe gwiazdy. Potem zapasy gazu się wyczerpią, a z dwóch spiral może powstać jedna galaktyka eliptyczna. Dla człowieka to skala nie do wyobrażenia; dla astronoma zwykły punkt na osi czasu.
Największe struktury we wszechświecie to gromady galaktyk i to one są tematem projektu ClusterWeb, finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC). Badacze sprawdzają w nim, co dzieje się z galaktyką, która trafia w takie zagęszczenie.
Wynik jest wyrazisty. „Okazuje się, że gromady galaktyk złożone są niemal wyłącznie z galaktyk eliptycznych” — zauważa van Weeren. Dużo znaczy tam gorący gaz wypełniający przestrzeń między galaktykami: potrafi odebrać galaktyce materiał, z którego powstają gwiazdy, i w ten sposób zdecydować o jej dalszym losie.
Astronomia kojarzy się z teleskopem na tarasie i ładnym zdjęciem. Praca wygląda inaczej: to fizyka, statystyka i długie godziny obróbki danych z instrumentów, które zbierają sygnał latami.
Umiejętności, które się przy tym ćwiczy — praca z ogromnymi zbiorami danych, programowanie, ostrożność w wyciąganiu wniosków — są dokładnie te same, których szukają potem pracodawcy daleko poza obserwatorium. Warto też zobaczyć drogę, jaką przechodzi pytanie zadane na kocu. Od zdziwienia, dlaczego tam jest gęściej, do projektu z grantem ERC prowadzi ciąg coraz precyzyjniejszych pytań. Nikt nie zaczyna od gromad galaktyk.
Nierówne niebo nie jest ani przypadkiem, ani złudzeniem. Składają się na nie grawitacja, która skupia materię, kształt Drogi Mlecznej z jej około 100 miliardami gwiazd i to, że patrzymy na nią z obrzeży. Galaktyki dzielą się na spiralne, eliptyczne i nieregularne, zderzają się — jak zrobią to kiedyś Droga Mleczna i Andromeda — a w gromadach badanych w projekcie ClusterWeb zostają niemal same eliptyczne. Całą tę opowieść uruchamia jedno pytanie zadane po ciemku.
5 pytań · minuta · bez zapisywania
poleca:
