Chiński pięcioletni plan - kosmos i Księżyc

Chiny opublikowały białą księgę swojego programu kosmicznego w ramach kolejnego pięcioletniego planu. Jest interesująca, szczególnie, że jeśli idzie sektor kosmiczny realizacja idzie im do tej pory całkiem nieźle. Poniżej przedstawiam Wam drobny skrót zawartości, skupiający się głównie na planach Księżycowych.

Punktem wyjścia jest chwalenie się ostatnimi pięcioma latami. Motywem przewodnim - budowanie dalszych planów na tych sukcesach. Kolejne pięć lat ma być jeszcze ambitniejsze. Chińczykom udało się tankowanie na orbicie w trakcie dokowania statku Tianzhou-1 to stacji Tiangong-2. Chiny uznają to za udane zwieńczenie drugiej fazy ich projektu załogowych lotów w kosmos. W sumie od 2016 roku wystrzelili ponad 200 misji. Umieścili łazik na Marsie, jako pierwsi dokonali miękkiego lądowania na dalszej stronie Księżyca i jako pierwsi od 1970 roku sprowadzili na Ziemię próbki księżycowego regolitu.

Rozpoczęli też konstrukcję swojej stacji kosmicznej Tiangong, gdzie już teraz znajduje się trójka ludzi. Jej rozbudowa to chyba jeden z najbliższych planów. Już w tym roku pozostałe dwa moduły laboratoryjne mają zostać wyniesione na orbitę. Jak widać nie będzie to projekt na miarę ISS, ale to wciąż spore osiągnięcie. Jest tym ciekawsze, że na podobnej orbicie do 2024 ma zagościć też kosmiczny teleskop Xuntian. Podobnie jak Hubble ma móc obserwować kosmos w świetle widzialnym, podczerwonym i ultrafioletowym, co na tej orbicie będzie mógł dokować z Tiangong. Daje to multum możliwości - naprawy, modernizacji czy w ogóle rozbudowy dającej większe możliwości naukowe.

Skupmy się jednak na planach księżycowych. W 2019 Chang'e 4 jako pierwsze dokonała miękkiego lądowania na dalszej stronie Księżyca. W 2020 Chang'e 5 sprowadziła próbki księżycowe na Ziemię. W 2024 możemy liczyć na misję Chang'e 7, która zbada biegun naszego satelity w poszukiwaniu lodu w zacienionych obszarach. Niestety chyba ktoś coś pokręcił przy tłumaczeniu i “hopping detection in lunar shadowed area” albo oznacza, że mają nadzieję że tam będzie ten lód albo będą podskakiwać w jego poszukiwaniu… i obie interpretacje w sumie mają sens. Patrząc po relacjach np z Nature.com przychylam się jednak do wersji, że Chang’e-7 może nawet nie lądować tylko skupić się na mapowaniu obecności lodu w zacienionych kraterach.

Spostrzegawczy pewnie zastanawiają się co z Chang’e 6. Misja ta zaplanowana jest dopiero po numerze siódmym i ma sprowadzić próbki z bieguna, zapewne w nadziei na to, że będzie tam lód. A to dlatego, że najbliższe pięć lat to dalsze kroki w kierunku załogowych misji na Księżyc. Chiny planują szeroką eksplorację przestrzeni między Ziemią a Księżycem w tym rozwój “międzynarodowej stacji badawczej” na jego powierzchni. Choć Chang’e 8 nie poleci w kosmos przed 2030 rokiem też jest wspomniana, jako misja która zakończy badania i rozwój kluczowych technologii potrzebnych do misji załogowych.

Międzynarodowa współpraca pojawia się jeszcze w kilku punktach. Podobnie jak niesprecyzowane plany badania Marsa, w tym sprowadzenie próbek z czerwonej planety. Pamiętajmy, że w zeszłym roku Chiny posadziły łazik na Marsie, więc ten kierunek też należy traktować na poważnie. Nie wspomniałem tu o przewijającym się przez białą księgę wątku rakiet nowej generacji, które będą niezbędne by realizować wszystkie te cele.

Co sądzicie o chińskich zakusach na Księżyc? Czy tak wyobrażaliście sobie podwaliny pod stację badawczą na naszym satelicie?

Przypominam też, że napisałem książkę poświęconą egzoplanetom. “Niebo pełne planet” możecie już zamówić w przedsprzedaży. Stanowi przewodnik po tym relatywnie nowym i pasjonującym obszarze astronomii, od technik wykrywania obcych planet po szanse na znalezienie obcego życia poza Ziemią.


Biała księga [en]:
http://www.cnsa.gov.cn/english/n6465652/n6465653/c6813088/content.html

Podsumowanie w Nature:
https://www.nature.com/articles/d41586-022-00439-2

IPCC 2022 - wpływy, adaptacja zagrożenia

Zgodnie z moją prawie-obietnicą z początku marca przedstawiam Wam coś na kształt podsumowania drugiej części Szóstego Raportu Podsumowującego Międzyrządowego Zespołu ds. Zmiany Klimatu (IPCC). Nie ukrywam, tekst (a raczej tak zwane “summary for policymakers”) jest trudny w lekturze. Nie dziwne - trudno podsumować 14 000 badań naukowych. Zamiast przybliżać całość postaram się skupić na kluczowych elementach.

1. Równia pochyła

Można powiedzieć, że nie ma tu wiele nowego. Modele klimatyczne już od lat spisują się całkiem dobrze i coraz precyzyjniej przewidują zmiany. Huragany i cyklony robią się mocniejsze i przynoszą większe szkody. Setki gatunków wyginęły, tysiące są wpychane na granicę wymierania. Rozmarzająca “wieczna zmarzlina” powoduje kolejne nieodwracalne zmiany. Nie zapominajmy o sprzężeniach zwrotnych. Ocieplenie, zabija lasy wodorostów, które są absorbują CO2 lepiej niż lądowe lasy. Ich śmierć prowadzi do dodatkowych emisji CO2 do atmosfery dodatkowo napędzając ocieplenie… Skutki zmian klimatycznych rozgrywają się na naszych oczach z roku na rok.

Jeśli idzie o wpływ na zdrowie, to globalnie jest bardzo prawdopodobne (+90%, przypominam poprzednią grafikę w której pokazałem jak odpowiednie sformułowania w raporcie przekładają się na prawdopodobieństwo), że efekty zmian klimatycznych są negatywne. Globalnie. Zwiększona śmiertelność w wyniku ekstremalnych fal upałów, zwiększona częstotliwość chorób przenoszonych przez żywność i wodę. Choroby odzwierzęce pojawiające się w nowych obszarach. Częstsze ulewy i powodzie, które sprzyjają chorobom takim jak cholera i infekcje przewodu pokarmowego. Nawet zwiększona liczba problemów ze zdrowiem psychicznym została powiązana ze wzrostem temperatur. Do tego powiązano przypadłości sercowo-naczyniowe i oddechowe z ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi, utratą mienia i ekspozycją na skutki pożarów. Nie zaskoczy Was pewnie również, że raport wspomina o tym, iż klęski i ekstremalne zjawiska uderzają w systemy opieki zdrowotnej. [SPM.B.1.4]

2. Scenariusze i cele

Jedna z kluczowych ilustracji zajmuje 18 i 19 stronę raportu. Przedstawia scenariusze zmiany temperatury do końca stulecia oraz szereg efektów jakie mogą przynieść. Efekty przedstawiono jako słupki o coraz ciemniejszej barwie. Działa to następująco - ciemniejsza barwa oznacza większe zagrożenie/wpływ danego czynnika, kropki natomiast symbolizują pewność naukowców co do tych danych. Na potrzeby tego wpisu skleiłem scenariusze z ryzykami dla Europy i regionu śródziemnomorskiego. Do tego czerwoną linią zaznaczyłem ocieplenie o 1,5°C.

Jak widać wszystkie te elementy już się pojawiają i szybko zyskują na sile. To co musicie wiedzieć o scenariuszach to, że brak w nich pesymistycznej opcji. Ten najgorszy “SSP5-8.5”, to po prostu “business as usual”, czyli po prostu co się wydarzy, jeśli ludzkość będzie dalej robić to co teraz. [Figure SPM.3]

Skonfrontujmy te scenariusze z tym co od lat podkreśla IPCC - powinniśmy robić wszystko co możliwe by zatrzymać globalne ocieplenie poniżej progu 1,5°C. Już teraz podgrzaliśmy planetę o 1,2°C. Żeby mieć szansę by uniknąć zbliżającego się progu musielibyśmy w ciągu ośmiu lat zredukować emisje o połowę. Całe. Żeby mieć szanse. Póki co rokrocznie emisje się nie zmniejszają. Nie są też stałe. Póki co rokrocznie emisje cieplarniane ludzkości rosną. Jeśli idzie o Europę raport wskazuje na kilka głównych niebezpieczeństw na które powinniśmy się szykować. Zagrożone są tereny przybrzeżne (zalania), ludzie w miastach (fale upałów), niedobory wody (wszędzie), produkcja żywności ucierpi (bo niedobory wody, bo upały, bo susze).

3. Dodatnie minusy

Kontynuujemy wpisy o najnowszym raporcie IPCC (druga część Szóstego Raportu Podsumowującego Międzyrządowego Zespołu ds. Zmiany Klimatu). Tym razem trochę o dobrych chęciach. I o jednym aspekcie, który lekko mnie zaniepokoił.

Może zacznijmy od tego właśnie. Ilustracja na jedenastej stronie raportu pokazuje przegląd obserwowanych wpływów na pewne obszary ludzkiej działalności. Można tam zauważyć ± taki symbol. Wskazuje on, że w pewnych kwestiach zmiany klimatyczne mogą spowodować zarówno pozytywne jak i negatywne skutki. Z jednej strony dla każdego rozsądnego oczywistym będzie, że te negatywne dominują. Co więcej pełna wersja raportu (liczący 3676 stron) mówi wprost, że te negatywne przeważają. Z drugiej strony jestem niemal pewien, że znajdzie się jakiś kuc, który zobaczy plusik, przegapi minus i użyje tego raportu jako paliwa do swoich denialistycznych głupot na temat klimatu. Ale pewnie nic na to nie poradzimy. [Figure SPM.2]

4. Szkodliwe adaptacje (dysadaptacje, pseudoataptacje).

Istotnym słówkiem w nowym raporcie jest termin “maladpatatpion”. Nie zdecydowałem jakie tłumaczenie pasuje mi tu najbardziej. Chodzi jednak ok działania podejmowane na rzecz ratowania klimatu, regionów czy ekosystemów, które w większej perspektywie są szkodliwe.

Weźmy na przykład opaski brzegowe (seawalls). Mają one chronić wybrzeża, co jest sensowne krótkoterminowo, długoterminowo ogranicza jednak przestrzeń dla procesów adaptacji. Zalesianie urasta w pewnych kręgach do “klimatycznego fetyszu”, co jest w pełni zrozumiałe, biorąc pod uwagę jak w pewnych krajach dramatycznie i bez opamiętania dewastowane są lasy. Jednak zalesianie naturalnie niezalesionych terenów może tylko pogłębić problemy. To prosta droga do uszkodzenia naturalnych ekosystemów i pogorszenia bioróżnorodności. Tereny na których nie było lasów mogą po prostu nie nadawać się dla drzew, które szybko umierają, ostatecznie zatem nie wychwycą dwutlenku węgla, pozostanie tylko odcisk węglowy związany z pracami by je zasadzić. [SPM.C.4]

Co więcej takie projekty często również uderzają w biedniejsze i rdzenne populacje, (no bo przecież nie będziemy przywracać lasów na polach golfowych). Pewnie nie muszę dodawać, że im pilniejsze będzie działanie wobec zmian klimatycznych, tym łatwiej będzie o takie nieprzemyślane i chaotyczne, dorywcze działania zaradcze.

To już trzeci i ostatni wpis o najnowszym raporcie IPCC (druga część Szóstego Raportu Podsumowującego Międzyrządowego Zespołu ds. Zmiany Klimatu). Bardzo istotnym aspektem o którym wspomina ten (ale i poprzednie raporty) jest to jak zmiany klimatyczne dotkną najsłabszych. Biedne i najmniej rozwinięte kraje są i będa najsilniej dotknięte zmianami klimatycznymi. Jednocześnie są to kraje w najmniejszym stopniu odpowiedzialne za te zmiany.

5. Nierówności i niesprawiedliwość

Otrzymują one niewielkie wsparcie, często podejmowane są próby na rzecz przerzucenia na nie odpowiedzialności za adaptację. Działa to mniej więcej tak - kraje zachodnie już żyją, nomen omen, zachodnim stylem życia, dziękie dekadom wysokich emisji, ale tego nie roztrząsajmy, zamiast tego niech kraje globalnego południa powstrzymają swoje ambicje, niech nie mają prądu, klimatyzacji, bo to potęguje ocieplenie… [SPM.C.4.3]

Wspominałem w poprzednim wpisie o szkodliwych adaptacjach. W rozdziale 17 pełnego raportu, na stronie 2965 (uprzedzając pytania - nie, nie przeczytałem całych trzech i pół tysiąca stron pełnego raportu). Znajduje się całe zestawienie różnych adaptacji, które choć pozornie są pozytywne, pogłębiają różnice społeczne.

Tymczasem podobnie jak w specjalnym raporcie z 2019 roku IPCC bardzo głośno i wyraźnie mówi - że bardzo pozytywne efekty może przynieść zmniejszanie różnic społecznych oraz _emancypacja kobiet_. Zacytuję: “zagrożenia dla pokoju redukuje (...) wzmacnianie pozycji kobiet (90-100% prawdopodobieństwa)” . [SPM.C.2.12]

Nawiasem mówiąc od jakiegoś czasu IPCC mówi też językiem bezwzględnego kapitalizmu. Otóż okazuje się, że poza poprawą zdrowia ludzi, walką z głodem i biedą, powstrzymaniem katastrofalnego spadku bioróżnorodności, hamowaniem niszczenia lądów, poza korzyściami socjalnymi ekonomicznymi, ekologicznymi… na ratowaniu świata można zarobić. IPCC wskazuje, że stopa zwrotu może sięgać 300-600% na wartości odrestaurowanych terenów. Powstrzymania końca świata się opłaca. Kto by pomyślał.

6. Zamykające się okno

Raport mówi jasno, że konieczność działania jest coraz bardziej pilna. Istnieje cały wachlarz możliwości działania. W społecznościach, w polityce, w prywatnym sektorze. Wszystkie te możliwości zwężają się jednak z każdym kolejnym krokiem globalnego ocieplenia. W szczególności powyżej 1.5°C ocieplenia.

Ilustracja Figure SPM.5 pokazuje, że już przegapiliśmy niektóre szanse na lepszą przyszłość. Pokazuje również, że mówimy o spektrum, nie ma nic magicznego w danej wartości ocieplenia, są pewne “tipping points” ale większość skutków zmian klimatycznych będzie po prostu bardziej dotkliwa z każdym ułamkiem stopnia, z każdą wyemitowaną toną dwutlenku węgla, więc zawsze jest najlepszy moment by działać. Oczywiście pamiętajmy o “szkodliwych adaptacjach” o których wspominałem w poprzednim wpisie.

By ich uniknąć należy sięgać po mechanizmy dbania o środowisko, korzystać z szerokiego spektrum wiedzy (nie tylko bardzo wąskich specjalizacji), a także polityk sprawiedliwości i inkluzywności - coś co mogłoby się zdawać nie związane z zagadnieniami klimatycznymi. A jednak wszystko to kieruje nas w górne rejony wykresu. Pamiętajcie, że to nie jest niczyje widzimisię, wszystkie te wnioski z kolosalnej ilości badań przeanalizowano, oraz każdemu nadano stopień pewności. [SPM.D]



Przypominam, że moja książka jest już dostępna w przedsprzedaży. “Niebo pełne planet” traktuje o najbardziej ekscytującej mnie dziedzinie astronomii, jaką jest poszukiwanie i badanie planet pozasłonecznych. Opisuję w niej techniki, które na to pozwalają, omawiam dotychczasowe odkrycia, przyszłość tej dyscypliny i perspektywy na odkrycie pozaziemskiego życia. Myślę, że lektura sprawi, że będziecie tematem równie podekscytowani jak ja.


Źródła:
Podsumowanie raportu IPCC
Pełny raport IPCC
Mój wpis o specjalnym raporcie IPCC z 2019

Trzecia planeta w układzie Proximy

(kliknij by powiększyć)

Początek 2022 roku zaowocował już kilkoma ciekawymi odkryciami w obszarze egzoplanet. Jednym z nich jest potwierdzenie istnienia trzeciej już planety krążącej wokół Proximy Centauri. Ta najbliższa względem Słońca gwiazda jest czerwonym karłem, zbyt słabym by dało się ją dostrzec gołym okiem.

Pierwsza poznana planeta wciąż jest najbardziej interesująca - Proxima Centauri b ma masę porównywalną z Ziemią i znajduje się w odpowiedniej odległości by mogła występować tam woda w stanie ciekłym (co nie znaczy, że istotnie tam jest!). Odkryto ją w 2016 roku.

Drugą planetą była Proxima Centauri c, siedmiokrotnie cięższa od Ziemi potrzebuje pięciu lat na jedno okrążenie malutkiej proximy. Na ilustracji może wydawać się, że orbituje dość daleko, ale ten dystans można porównać z orbitą Marsa, więc w Układzie Słonecznym nie byłoby to nic spektakularnego. W przypadku tak małej gwiazdy jest tam zdecydowanie chłodniej niż na Marsie (prawdopodobnie około -234°C.

Najnowsze odkrycie, Proxima Centauri d, okrąża swoją gwiazdę najbliżej, ponad dziesięciokrotnie bliżej niż Merkury Słońce. Rok na tej planecie trwa trochę ponad pięć dni.

Dajcie znać jak podoba się Wam takie uproszczone przedstawienie Układu Proximy.


Źródła:
https://www.urania.edu.pl/wiadomosci/proxima-centauri-ma-trzy-planety
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2202/eso2202a.pdf
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ab9ca9
https://arxiv.org/abs/1911.11035

Wykryto pierwszą odizolowaną czarną dziurę

Wykryliśmy bardzo dużo czarnych dziur, do tej pory jednak nie były to całkiem samotne czarne dziury. Tę supermasywną w centrum naszej galaktyki wpierw odkryto obserwując ruchy gwiazd w jej pobliżu. Potem wykonaliśmy zdjęcie zmieniając kulę ziemską w wielki radioteleskop (no dobra, osiem radioteleskopów rozrzuconych po planecie). Jest to raczej obraz dysku materii wokół czarnej dziury. Inne wykrycia to pary kolidujących czarnych dziur, lub duetów - czarna dziura - gwiazda, gdzie obserwowano silne emisje wywołane przez pożeranie gwiazdy przez czarną dziurę. Co jednak z samotnymi obiektami tego typu, bez widocznych towarzyszy czy wyraźnego dysku materii?

Wygląda na to, że wreszcie udało się dokonać jednoznacznej obserwacji. Piszę wreszcie, gdyż takich swobodnych, nie-supermasywnych czarnych dziur z pewnością w kosmosie jest całkiem sporo. Obserwujemy sporo supernowych i większość z nich produkuje czarne dziury o masie porównywalnej z masą Słońca.

Oczywiście trudno wykryć obiekt nie emitujący światła, o rozmiarze kilku kilometrów z odległości dziesiątek, setek czy tysięcy lat świetlnych. Mamy szereg domniemanych detekcji na podstawie zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego, do teraz żadna nie została potwierdzona. Soczewkowanie grawitacyjne lubię porównywać do szklanej soczewki poruszającej się po czarnej powierzchni. Jest trudna do zauważenia chyba, że przesunie się po jakimś jasnym punkcie. Wówczas soczewka go powiększa (staje się jaśniejszy). Tak to wygląda w największym uproszczeniu. W rzeczywistości soczewkami często są inne gwiazdy (więc do naszej szklanej soczewki doczepiona jest żarówka) i w ogóle wszystko jest dość skomplikowane…

W każdym razie dzięki projektom takim jak polski OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) czy nowozelandzko-japoński MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) zaobserwowano wiele takich “pojaśnień” gwiazd, ciężko jednak stwierdzić, że za tymi zjawiskami stały właśnie czarne dziury a nie zwykłe gwiazdy czy brązowe karły.

W przypadku obiektu o nazwie OGLE-2011-BLG-0462 sytuacja wygląda jednak inaczej. W czerwcu 2011 doszło do gwałtownej zmiany jasności gwiazdy odległej o 20 000 lat świetlnych od Ziemi. Obserwacje powtarzano w kolejnych latach. Potwierdzono, że soczewka nie emituje światła. Kluczowym było jednak zastosowanie jeszcze jednej metody - astrometrii. Polega ona na dokładnym śledzeniu pozycji gwiazd. Zmiana położenia gwiazd może być wynikiem ruchu, może jednak być skutkiem zakrzywienia promieni światła przez źródło masy. I w tym wypadku dane astrometryczne idealnie pasowały do efektu jaki wywołałaby czarna dziura o masie siedmiu Słońc, przesuwająca się w odległości 5 000 lat świetlnych od Ziemi.

To dopiero pierwsza potwierdzona detekcja, ale z pewnością wkrótce będzie ich więcej - szczególnie biorąc pod uwagę trwające i powstające nowe przeglądy nieba, w tym kończąca się w 2025 misja europejskiej sondy Gaia. Pamiętacie jaką sensacją było pierwsze wykrycie fal grawitacyjnych przez LIGO? Do dziś wykryło ich już kilkadziesiąt. Czas pokaże czego nauczymy się o wszechświecie badając samotne czarne dziury.



https://arxiv.org/abs/2201.13296 - publikacja
http://ogle.astrouw.edu.pl/ogle4/ews/2011/blg-0462.html - obiekt w bazie OGLE

Niebo pełne planet

2012 roku zachwyciła mnie historia o tym, jak teleskop na pokładzie samolotu umieszczono na jednej linii z odległym o sześć miliardów kilometrów Plutonem, oraz odległą o wiele lat świetlnych gwiazdą. Zdobyłem się na odwagę i podzieliłem tym zachwytem w notce blogowej. Tak narodził się Węglowy Szowinista.

Przez dziesięć lat dzieliłem się fascynacją nauką i techniką, oraz samym procesem, który prowadził do odkryć lub opracowania pewnych wynalazków. Dziesięciolecie działalności uznałem za idealny moment, by napisać książkę. Miło mi powiedzieć, że w duchu jest bardzo zbieżna z dotychczasową działalnością Węglowego Szowinisty.

“Niebo pełne planet” traktuje o najbardziej ekscytującej mnie dziedzinie astronomii, jaką jest poszukiwanie i badanie planet pozasłonecznych. Opisuję w niej techniki, które na to pozwalają, omawiam dotychczasowe odkrycia i przyszłość tej dyscypliny. Znalazłem też sporo miejsca na naturalną konsekwencję badania egzoplanet - poszukiwanie życia. Przeczytacie o tym, co może sprzyjać, a co powstrzymywać powstawanie życia i inteligencji w kosmosie, oraz o tym, jakie etapy mogą doprowadzić do jego odkrycia.

Skończyłem pisać “Niebo pełne planet”, obecnie trwają szlify, dzięki uwagom pierwszych czytelników. Książka zostanie wydana wraz z Ideaman.tv - wydawcy, który nada jej, poza papierową, formę audiobooka i ebooka, oraz zadba o wysyłkę i dostępność materiałów dodatkowych online. Dziś prezentujemy projekt okładki. Wkrótce będziemy informować o terminach, co niestety wobec kryzysu na rynku wydawniczym nie będzie łatwe.

Już niebawem rusza przedsprzedaż. Dajcie znać w komentarzach co sądzicie o okładce i jakie macie oczekiwania wobec treści.

Najdziwniejsza gwiazda

Gwiazdy to kule gazu płonącego “nuklearnym ogniem”. To znaczy, że sam grawitacyjny ścisk w ich wnętrzu wystarcza, by miażdżyć atomy i tworzyć nowe, cięższe pierwiastki. Nazywamy to fuzją jądrową a procesowi towarzyszy emisja promieniowania, w tym widzialnego światła.

Analizując światło emitowane przez gwiazdy, można wyciągnąć wnioski o ich składzie. W gwiazdach ciągu głównego dominuje wodór i hel, nawet w tych o których powiemy, że są u schyłku życia i “wypaliły” swoje paliwo, pierwiastki te będą stanowić nawet 70% składu. Różnice w składzie gwiazd tkwią w niuansach. Gwiazdy późniejszych generacji mogą mieć więcej ciężkich pierwiastków, bo mogły powstać z obłoków gazu powstałych w wyniku eksplozji wcześniejszych gwiazd, które rozrzuciły swoje wnętrzności po kosmosie.

Analiza spektralna (i nie tylko) pozwala na szufladkowanie gwiazd według różnych cech. Czasem jednak trafi się coś _naprawdę_ dziwnego. W 1961 Antoni Przybylski, nasz rodak, przyjrzał się dokładniej gwieździe HD 101065, którą później zaczęto nazywać po prostu Gwiazdą Przybylskiego. Jej spektrum zupełnie nie przystawało do żadnej klasyfikacji. Wyglądało na to, że w gwieździe jest dość mało żelaza i niklu, natomiast duże ilości egzotycznych, rzadkich pierwiastków - strontu, holmu, niobu, skandu, neodymu, toru, uranu…

Późniejsze obserwacje wykazały, że jest więcej gwiazd, które dzielą te (wciąż trudne do wyjaśnienia) cechy, jednak okazało się też, że Gwiazda Przybylskiego jest jeszcze dziwniejsza… Spektrum wskazało na obecność pierwiastków z grupy aktynowców takich jak, aktyn, pluton, ameryk, kiur, berkel, kaliforn, einstein. Czemu to dziwne, pytacie? Otóż ich czas połowicznego rozpadu jest bardzo krótki. Najbardziej trwały izotop einsteinu ulega połowicznemu rozkładowi w jakieś półtora roku. Więc po trzech latach jego zawartość w gwieździe spadłaby czterokrotnie. Po czterech i pół roku ośmiokrotnie… Po zaledwie trzydziestu latach zostałaby jedna milionowa zawartości tego pierwiastka. A inne z wykrytych tam atomów mają nawet krótsze czasy rozpadu.

Trzydzieści lat to mgnienie oka dla gwiazd, które istnieją miliard lat (Gwiazda Przybylskiego jest czterokrotnie cięższa od naszej gwiazdy więc nie przetrwa ~9 miliardów lat jak Słońce). Co tu dużo mówić, nawet czas połowicznego rozpadu Plutonu, wynoszący 24 000 lat to bardzo mało dla gwiazdy. Dlatego fakt, że możemy wykryć te wszystkie egzotyczne pierwiastki jest zadziwiający.

Możliwe, że mogą one pochodzić z jakiejś pobliskiej supernowej. Eksplozje umierających, masywnych gwiazd są źródłem ciężkich pierwiastków - fala uderzeniowa miażdży ciężkie pierwiastki w jeszcze cięższe, które nigdy by nie powstały w czasie normalnej fuzji jądrowej w centrum gwiazdy. Więcej o tym niesamowitym procesie możecie przeczytać w mojej notce “Teoria mniejszego wybuchu”. Wracając do Gwiazdy Przybylskiego, poleganie na zbiegu okoliczności nie jest zbyt atrakcyjne dla naukowców.

Alternatywne wyjaśnienia oferują oczywiście internauci. Może Gwiazda Przybylskiego to taki śmietnik kosmitów, gdzie wrzucają swoje przemysłowe odpadki, resztki po eksperymentach i temu podobne. Albo to taki sygnał ostrzegawczy dla innych kosmitów - “patrzcie, potrafimy zasiewać gwiazdy groźnymi, radioaktywnymi pierwiastkami - nie podskakujcie nam”. Jak zawsze - kiedy nie wiesz co się dzieje, powołaj się na kosmitów.

Jest jednak bardzo interesujące (acz niepełne i niepotwierdzone) wyjaśnienie, które nie wymaga sił nadprzyrodzonych ani zbiegu okoliczności. Na ratunek astronomom (i być może ku rozczarowaniu internautów) przyszli fizycy. Zasugerowali oni, że rzadkie pierwiastki mogą być “po prostu” cały czas uzupełniane w Gwieździe Przybylskiego, dzięki czemu są w niej obecne teraz, ale byłyby obecne też obecne gdyby małpy z teleskopami na Ziemi zeszły z drzew wcześniej lub później.

Rzadkie pierwiastki byłyby skutkiem rozpadu superciężkich atomów z teoretycznej “wyspy stabilności”. Istnieje ćwierć tysiąca stabilnych jąder atomów. Liczą one od jednego (wodór) po 82 (ołów) protony i różne ilości neutronów. Wszystkie pierwiastki cięższe niż ołów są mniej lub bardziej niestabilne i z czasem ulegają rozpadowi. Jednak badając właściwości pierwiastków naukowcy zauważyli, że istnieją pewne regularności, że niektóre jądra są bardziej stabilne niż inne. Konkretnie, wygląda na to, że pewne liczby protonów i neutronów są “faworyzowane”. Tak narodziła się hipoteza o “wyspie stabilności”, według której atom, którego jądro liczy około 120 protonów i ponad 180 neutronów byłby wyjątkowo stabilny. Tak gargantuiczne atomy, mogłyby rozpadać się m.in na atomy z grupy aktynowców, tak zaskakujące w Gwieździe Przybylskiego.

Obecnie nie mamy technicznej możliwości wytworzenia tak ciężkich pierwiastków w laboratoriach, trudno więc zweryfikować czy to właśnie wyjaśnia dziwaczne widmo tej gwiazdy. Jednak nawet gdyby, to jedynie przesunęłoby tajemnicę Gwiazdy Przybylskiego o jeden krok. Nowe pytanie brzmiałoby - dlaczego ta konkretna gwiazda ma w sobie pierwiastki z wyspy stabilności? Nie jest ani cięższa ani większa niż inne… Nie znajduje się w nietypowym regionie. A może… kosmici?

Zostawiam Was z tym pytaniem. Chciałem tylko podzielić się samym faktem istnienia tej szalenie ciekawej zagadki, bo jak się okazuje ani Przybylski ani “jego” gwiazda nie posiadają nawet polskich haseł w Wikipedii.

A jeśli chcecie się dowiedzieć więcej o kaprysach atomów, ich stabilności i niestabilności (a zatem również o rozpadach), to swojego czasu popełniłem notkę “Kaprysy atomów – stabilność i radioaktywność”. Zachęcam do lektury.

Zwodnicza Skala podobieństwa do Ziemi

Earth Similarity Index (ESI), czyli "Skala podobieństwa do Ziemi" nie ma mówić o tym jakie są szanse na życie na danym ciele niebieskim jedynie porównywać szereg jego parametrów z naszą planetą. Ale nie oszukujmy się - jeśli mówimy o planecie lub księżycu w kontekście podobieństwa do Ziemi trudno nie myśleć o tym co najbardziej wyróżnia Ziemię.

Dlatego też przygotowałem grafikę, która daje pewien ogląd tego jak działa skala ESI. Na cel wziąłem cztery obiekty w układzie słonecznym oraz cztery z siedmiu egzoplanet krążących wokół gwiazdy TRAPPIST-1.

(kliknij by powiększyć)

Jednym z kluczowych czynników ESI jest temperatura równowagi. Zależy ona jedynie od tego ile energii gwiazdy dociera do planety. Konkretniej - to oszacowanie jej temperatury, gdyby nie miała atmosfery i była tak zwanym ciałem doskonale czarnym. To dwa bardzo poważne założenia. Ciemna powierzchnia odbija niewiele promieni słonecznych - przykładem może być nasz Księżyc odbijający 14% promieni słonecznych. Jasna powierzchnia, taka jak na przykład lodowa skorupa Enceladusa (księżyca Saturna), odbija aż 99% promieniowania. Tę procentową wartość nazywamy albedo. Gazy atmosferyczne wpływają zarówno na albedo (białe chmury odbijają światło), jak i na efekt cieplarniany, bo niczym koc otulający planetę pozwalają jej utrzymywać ciepło.

Innymi słowy jeśli temperatura równowagi dla jakiejś egzoplanety jest podobna do Ziemskiej, to można się spodziewać, że z podobną powierzchnią i atmosferą będzie mieć też podobną temperaturę. Jeśli jednak powierzchnia i atmosfera są inne... cóż - spójrzcie na Księżyc i Wenus.

W roku 2022 mam nadzieję dostarczać Wam jeszcze lepszych jakościowo treści.