Kataklizm jakiego Ziemia nie widziała

...i nie zobaczy. Bo coś takiego, może się zdarzyć tylko na planecie-oku. Planety oczy, to określenie na planety, których obrót wokół własnej osi trwa tyle samo co okrążenie wokół gwiazdy. Innymi słowy doba trwa tam cały rok. Analogicznie, jak w przypadku naszego Księżyca, mniejszy glob jest zawsze zwrócony jedną stroną w kierunku większego. Dlatego tak zwana “ciemna strona” Księżyca, powinna być raczej nazywana “dalszą stroną”.

Nazwa planeta-oko wynika z tego, że niektóre z nich mogą rzeczywiście wyglądać jak wielkie gałki oczne wiszące w kosmosie - skute białym lodem, z okrągłą ciemną “źrenicą” po stronie zwróconej do gwiazdy, gdzie jest dość ciepło by woda była roztopiona. Planety tego typu są szczególnie interesujące, bo we wszechświecie jest ich niezwykle dużo, więc jeśli udało by się potwierdzić, że w sprzyjających warunkach może tam istnieć życie, byłby to mocny argument za tym, że kosmos tętni życiem.


Tidal Locking

Dlaczego w ogóle dochodzi do takiego zjawiska? Czemu obrót niektórych ciał zostaje zahamowany? Wynika to różnicy w sile oddziaływania grawitacji na różne punkty planety lub księżyca. Siła przyciągania maleje dość gwałtownie z odległością (jeśli podwoimy swój dystans od np Słońca, będzie nas przyciągać czterokrotnie słabiej). Tuż po formacji Księżyc najprawdopodobniej obracał się i to w sporym tempie. Jednak każda nawet drobna formacja wystająca z jego powierzchni, znajdująca się po stronie Ziemi sprawiała, że grawitacja naszej planety lekko spowalniała jego obrót, zupełnie jakbyśmy delikatnie łapali wyciągniętą rękę dziecka na karuzeli. Dzięki temu, oraz dzięki lawie, którą siły pływowe kierowały w kierunku Ziemi, która dodatkowo spowalniała obrót, w czasie krótszym niż kilkanaście milionów lat Księżyc, obecnie z lekkim wybrzuszeniem po “jasnej” stronie wyrównał swój ruch obrotowy z ruchem orbitalnym.

Planety-oczy mogą być fascynującymi światami. Raport z Zarminy to chyba mój pierwszy wpis na ich temat. Jestem szczególnie zadowolony z tej notki, bo pokazuje jak z perspektywy planety-oka Ziemia mogłaby się wydawać planetą kompletnego chaosu i niestabilności. Na tytułowej “Zarminie” gwiazda zawsze jest w tym samym miejscu na niebie. Układy wiatrów powinny być grubsza niezmienne, i tak dalej. Naukowcy podejrzewają, że w niektórych przypadkach woda mogłaby zostać “uwięziona” na nocnej stronie. Po stronie dziennej podlegałaby parowaniu lub przy rzadkiej atmosferze wprost sublimacji, a następnie zamarzałaby na nieoświetlonej stronie i zostawała tam na zawsze. Późniejsze analizy pokazały jednak, że mógłby istnieć całkiem stabilny cykl gdzie, tak jak w przypadku Ziemi, samo ciśnienie warstw lodu powodowałoby topnienie dolnych warstw, które spływałyby w kierunku oświetlonej części planety.

Tak więc jeśli pominąć nieustanne silne wiatry, na niektórych z tych planet mogłyby powstać całkiem przytulne warunki. Rzeki wiecznie płynące w kierunku gwiazdy tkwiącej nieruchomo na niebie. Dodajmy do tego, że czerwone karły wokół których licznie odkrywamy skalne planety są gwiazdami, które mogą trwać z grubsza niezmiennie przez dziesiątki miliardów lat (Słońce po 4,5 miliarda lat jest już w połowie swojego życia a już za miliard lat będzie tak gorące, że Ziemia będzie niezdatna do życia).


Kataklizm

I tu dochodzimy do hipotetycznej tragedii, która mogłaby dotknąć takie niezmienne sanktuarium stabilności? Wyobraźmy sobie piłeczkę do ping ponga na wodzie. Przyklejmy warstwę plasteliny na jednej stronie. Jako cięższa, ta strona pójdzie pod wodę. Lżejsza strona będzie nad wodą. A teraz zacznijmy doklejać plastelinę na górnej stronie. W pewnym momencie to ona stanie się cięższa i piłka się obróci.

Można wyobrazić sobie scenariusz, gdzie lód gromadzący się na nocnej stronie planety-oka przesunie środek ciężkości globu tak bardzo, że to oblodzona strona stanie się cięższa. Księżyc wydaje się dla nas nieruchomy na swojej orbicie, ale w rzeczywistości wykonuje ruchy libracyjne i pozornie “chwieje się” na swojej orbicie. Wiele planet-oczu może wykonywać podobne ruchy. Kilka zbiegów okoliczności, wyjątkowa w danym okresie ilość lodu, może lekki wpływ pozostałych planet w układzie i nasza planeta, “nieruchoma” od milionów lat nagle obraca się o sto osiemdziesiąt stopni. Dzień staje się nocą, rzeki się zatrzymują, spieczona, sucha i spękana pustynia staje się ciemna i zimna a tryliony ton lodu topnieją, nagle wystawione na światło gwiazdy. Rzeki wpierw zmieniają bieg, potem następuje globalny potop i kto wie jakie inne dramatyczne zjawiska pogodowe.

Hipotetycznie. Jestem za cienki między uszami, żeby sprawdzić lub policzyć jak prawdopodobny jest taki scenariusz, być może w niektórych przypadkach zdarza się to wręcz cyklicznie, a gdzie indziej nigdy. Ale chętnie zobaczyłbym film katastroficzny o takiej tematyce.

Planeta X i drobne wątpliwości

Jakiś czas temu zamieściłem na fanpage linka do filmu o badaniach, które miałyby podważać hipotezę o istnieniu Planety X. Domagaliście się notki, więc oto ona. Z pomocą przyszedł sam Mike Brown oraz Konstantin Batygin. Ten pierwszy udzielił świetnego webinaru dla Instytutu Astrofizyki Uniwersytetu Chile, ten drugi jest bardzo aktywny na twitterze i odpisuje nawet jakimś losowym dziwakom.

Kiedyś już pisałem o dziewiątej planecie, ale był to dość krótki komentarz. Dziś krótko skomentuję wątpliwości, natomiast spróbuję trochę szerzej napisać o tym skąd pojawiła współczesna hipoteza o Planecie X, oraz jak wyglądają jej poszukiwania. To ciekawe i jeśli zakończy się sukcesem, będzie kolejną piękną kartą w historii nauki. Postawiono hipotezę, która generuje pewne przewidywania, te pokrywają się z obserwacjami, co więcej zupełnie przypadkiem hipoteza ta tłumaczy też inne zjawiska w układzie słonecznym.


WĄTPLIWOŚCI

A zatem, by mieć to z głowy. Przewidywania o Planecie X bazują na specyficznym układzie obiektów krążących dalej niż Neptun. Publikacja która miałaby obalać te przewidywania opiera się na odkryciu nowych obiektów, który rzekomo nie pasują do owego specyficznego układu. Brown i Batygin twierdzą, że nowoodkryte obiekty pasują do przewidywań. Podkreślają również, że jeśli nie byłoby dziewiątej masywnej planety, to zjawiska które wyjaśniłaby jej obecność wymagałyby alternatyw.


NARODZINY HIPOTEZY

Mike Brown sam wspomina, że w ciągu ostatniego stulecia jakieś dwadzieścia pięć razy postulowano istnienie lub odkrycie planety poza Plutonem. Wszyscy ci astronomowie byli w błędzie. Co przekonało jego?

Historia zaczyna się wraz z odkryciem Sedny w 2002. Orbita Neptuna uznawana jest za rubież układu Słonecznego. Znajduje się on ok 30 AU (jednostek astronomicznych) od Słońca. Tymczasem Sedna ze swoją wydłużoną orbitą krąży od 76 do 883 AU od Słońca. Graficznie możecie to zobaczyć na animacji obok - Sedna to ta fioletowa orbita skierowana w lewy dolny róg.

Kluczowe jest nie to jak bardzo wydłużona jest jej orbita, ale to, że nawet w najbliższym względem Słońca punkcie Sedna była znacznie dalej niż Neptun. Gdy obiekty zbliżają się do Neptuna jego grawitacja może je przyspieszyć lub zwolnić. Zwolnione spadną w głąb układu słonecznego, przyspieszone powędrują dalej, ale ich peryhelium (punkt najbliższy

Słońca) wciąż będzie bliski Neptunowi. To, że Sedna nie zbliżała się nawet do Neptuna oznaczało, że musiało istnieć źródło grawitacji zewnętrznej. I w pierwszej chwili Mike Brown uznał, że mogła być to przechodząca w pobliżu gwiazda. Sądził wręcz, że mógłby to być ślad po narodzinach Słońca, gdy jeszcze było w gromadzie młodych gwiazd. Alternatywą była duża planeta daleko poza orbitą Neptuna. Możliwe było również, że to nie tyle interakcja z wieloma gwiazdami co jedno bliskie spotkanie z nieokreśloną gwiazdą.

Obok możecie zobaczyć trzy proponowane rozwiązania oraz przewidywany rozkład orbit każdego z nich. Możecie domyślać się co wskazywały kolejne odkrycia obiektów transneptunowych. To jednak nie wszystko.


KOLEJNE OBIEKTY

Kolejne obiekty poza orbitą Neptuna łączyła jeszcze jedna interesująca cecha. Podobnie jak w przypadku Plutona ich orbity były nie tylko wydłużone ale i nachylone względem płaszczyzny dysku układu słonecznego w specyficzny sposób. Mianowicie - przecinały tenże dysk w peryhelium (po astronomicznemu - miały argument peryhelium oscylujący wokół zera). Wiecie co może wyjaśnić taki stan? Tak - masywna planeta.

To nie wszystko. Orbity te łączył również podobny kierunek, wyłaniał się obraz coraz bardziej podobny do tego jak wyglądał scenariusz dla planety.


SYMULACJE NUMERYCZNE

Panowie przeprowadzili symulacje, które pokazały, co hipotetyczna Planeta X zrobiłaby z obiektami w Pasie Kuipera. Tu najlepiej zobaczyć fragment webinara miej więcej od 33:00 do 35:00. Ale dla leniuchów przedstawiam kilka zrzutów ekranu.

To co widać, z czasem to że Planeta X pozbywa się obiektów krążących na większych orbitach zwróconych w podobnym kierunku, zostaje tylko wachlarz skierowany w drugą stronę. Dlaczego? Bo na orbicie eliptycznej obiekty poruszają się wolniej z dala od Słońca i szybciej w okolicy peryhelium. W tym układzie widać, że “ocalałe” planetoidy po prostu większość czasu spędzają z daleka od Planety X, która ma mniej okazji by wepchnąć je w głąb lub wytrącić je poza układ słoneczny. Jednocześnie te bliższe wpływom Neptuna mają się znacznie lepiej i nie ulegają tej tendencji. To dlatego, że ten gigant może równoważyć wpływy hipotetycznej planety.


PRZEWIDYWANIA

Model Browna i Batygina, przewidywał, że powinna istnieć też grupa biektów, których elipsy nie będą po przeciwnej stronie, ale pod kątem 90° do dziewiątej planety i nachyleniu względem dysku układu słonecznego również pod kątem 90°.

Początkowo próbowali oni wyrugować je ze swojego modelu, bo sądzili nie, że nie ma takich prostopadłych obiektów. Ale model był nieubłagany. Tymczasem okazało się, że nie trzeba nic modyfikować, bo pięć takich obiektów istniało. Ten szpetny wykres pokazuje przewidywane inklinacje orbit i argumenty peryhelium. Niebieskie kropki to wspomniana piątka, a czerwone to Sedna i spółka.


POSZUKIWANIA

Brown stwierdził, że to właśnie wtedy uwierzył, że dziewiąta planeta naprawdę istnieje. Hipoteza stała się bliższa teorii. Wyjaśniała kilka różnych cech obiektów w układzie słonecznym. Panowie zaczęli kalkulować najbardziej prawdopodobne parametry orbity i samej planety X, by można było zacząć jej poszukiwać.

Napawa mnie to dreszczem emocji, bo to bardzo podobne do tego jak odkryto Neptuna. Jego lokalizację wyliczono po tym jak ruch Urana na orbicie nie zgadzał się z obliczeniami astronomów. Stwierdzili oni, że prawdopodobnie wpływa na niego inna planeta. Matematyka zatriumfowała. Poszukiwania przypominają też trochę polowanie na Bozon Higgsa.

Panowie wykonali szereg symulacji które wskazały, że najprawdopodobniejszy rozmiar orbity Planety X to ok 300 AU a jej masa jest około sześciokrotnie większa od Ziemi. To oznacza, że jeśli dziewiąta planeta istnieje, to będzie piątą największą planetą w naszym układzie. Trochę mniejszą od Urana i Neptuna. Oszacowali też jej inklinację. Uzbrojeni w to wszystko wyznaczyli mapę nieba, gdzie widać jakie jest prawdopodobieństwo by znaleźć Planetę w danym miejscu. Pozostaje tylko ją znaleźć…

I póki co jest trochę jak z bozonem Higgsa. Wykluczono większość “łatwiejszych lokacji”. Oczywiście największe prawdopodobieństwo przypadło na te niełatwe - czyli tam gdzie znajduje się płaszczyzna Drogi Mlecznej (czyli trudniej obserwować ciemny odległy obiekt). W ostatnim czasie udało się odrzucić część “gorącego” obszaru. Póki co bez powodzenia. Kto pamięta jak uparcie i do ostatniej chwili chował się Higgs, dostrzeże podobieństwo. Czy Brown i Batygin mają rację, powinniśmy się dowiedzieć w ciągu niecałych dziesięciu lat.


CZARNE OWIECZKI

Teoria o dziewiątej planecie zakłada, w gigantycznym uproszczeniu, że około 80% obiektów w Pasie Kuipera będzie zgodnych z modelem. Na ten moment zgodność wynosi około 90%, dlatego obaj panownie nie przejmują się zbytnio głosami przeciwko Planecie X. Co więcej Konstantin wyjaśnia, że im obiekty są związane bliżej z Neptunem (niskie peryhelium), tym rzadziej będą gromadzić się w kierunku przeciwnym do orbity Planety X. I dokładnie to jest obserwowane.


SUPERPLANETA X

Ostatnie lata pokazały, że wśród planet pozasłonecznych, najliczniejszą grupę stanowią super-Ziemie - to znaczy planety kilkukrotnie większe od Ziemi. Do tej pory wydawało się, że nasz układ jest w tej kwestii nietypowy, bo ma jedynie wielkie gazowe giganty i drobne skalne planety. Być może ta luka zostanie zapełniona.

Można przewidywać, że Planeta X powinna być dość jasna od lodu i zamrożonych gazów, może przypominać krewnego Urana i Neptuna, który po prostu nie zdążył, lub nie był w stanie zgromadzić więcej gazu. Może być dużą zmrożoną skalno-lodową planetą lub małym gazowym gigantem.

Jeśli jednak los był złośliwy, może z jakiegoś powodu dziewiąta planeta jest znacznie ciemniejsza i uniknęła wykrycia w pozornie wykluczonych regionach nieba. Wśród egzoplanet odkryto planety czarniejsze od węgla, każda planeta w układzie słonecznym zaskakiwała astronomów. Więc i Planeta X, jeśli istnieje, na pewno nas zaskoczy. Mam tylko nadzieję, że jej niespodzianką nie będzie ciemna barwa...


Źródła:
How the Icy Asteroids of the Solar System point our Way to Planet 9 - webinar Browna, o który oparłem tą notkę
Planet Nine from Outer Space - świetny, zabawny wykład Konstantina
https://twitter.com/kbatygin/status/1266902054632488960 - twitterowa tyrada Konstantina
https://twitter.com/plutokiller/status/1087495838379651072 - twitterowa tyrada Mike’a
Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System - Konstantin Batygin and Michael E. Brown, publikacja z 2016
Planet 9 Update: New Explanation Of the Orbits Observed - Film Antona od którego zaczęła się ta notka
Striking Biases in the Detection of Large Semimajor Axis Trans-Neptunian Objects - publikacja na którą się powołuje
Astronomers find evidence of a ninth planet in the solar system - ładna wizualizacja
Planet Nine Hypothesis - tu znalazłem obrazki James Tuttle Keane z Caltechu
Planeta X - komentarz Węglowego - moja stara notka z 2016, dziś wydaje się skromna.

AlphaGo - The Movie

Cztery lata temu miało miejsce doniosłe wydarzenie. Program komputerowy pokonał osiemnastokrotnego mistrza świata w Go, koreańczyka Lee Sedola. Z okazji czterolecia na kanale Deep Mind ukazał się półtoragodzinny dokument o AlphaGo. To nie będzie recenzja, raczej kilka przemyśleń i największe ciekawostki dla mnie jakie wyciągnąłem z seansu.

Zacznijmy może od wyjaśnienia dlaczego jest przepaść między szachami i go, za którą idzie analogiczna przepaść między Deep Blue (program który w 1997 pokonał Garriego Kasparowa) a Alpha Go. Szachownica liczy 64 pola. Figury mogą wykonywać precyzyjnie określone ruchy. Liczba możliwych ruchów i rozgrywek jest ogromna, ale z odpowiednio mocnym komputerem można “brutalnie”, metodycznie sprawdzać najlepsze rozwiązania. Plansza do Go liczy 361 pozycji a kamienie można układać w dowolnych miejscach. Rozwiązanie “siłowe” po prostu tu nie zadziała.

Dlatego w przypadku Go potrzebny był program, który ma/zasymuluje intuicję, kreatywne myślenie, rozmaite strategie. AlphaGo zdecydowanie jest takim programem. Niestety jego działanie opiera się na sieciach neuronowych i uczeniu maszynowym. Piszę “niestety” bo kiedy to usłyszałem, od razu pomyślałem, że nawet jeśli AlphaGo symuluje te niezwykłe cechy, to nie zrozumiemy ich z jego pomocą. Sieci neuronowe są nie jako czarnym pudełkiem, nie mamy wglądu w reguły ich działania. Dobrze się czasem mylić, bo jak ukazuje dokument twórcy AlphaGo mają wgląd w proces decyzyjny. Może nie jest to klucz do zrozumienia jak działa mózg gracza Go, ale zdecydowanie sprawiło, że śledzenie pięciu pojedynków między komputerem a Lee Sedolem było fascynujące nawet dla kogoś nie ogarniającego tej gry.

Program wygrał pierwsze trzy rozgrywki, przegrał czwartą i zakończył piątą zwycięstwem. Ciężko mi określić na ile film dramatyzuje mecze, ale z wyjątkiem trzeciej partii, gdzie koreańczyk najwyraźniej nie wytrzymał presji, każda oferuje coś ciekawego, szczególnie druga i czwarta. Pierwsza i ostatnia pokazały, że maszyna planuje na długą metę, że jej pozorne błędy były częścią planu i że potrafi bezwzględnie kalkulować. AlphaGo wie, że starczy przewaga jednego punkta by wygrać mecz.

Druga partia była szczególnie interesująca, bo udowodniła, że program jest kreatywny. Komentatorzy zachwycali się trzydziestym siódmym ruchem w grze, nazywali go unikalnym i kreatywnym. Ciekawe jest to, że choć sieć neuronowa uczyła się na podstawie gier zwykłych graczy i mistrzów, ruch ten AlphaGo wykonała mimo, że sama szacowała szanse na wykonanie takiej zagrywki przez ludzkiego gracza na 1 na 10 000. Innymi słowy uczeń przerósł mistrza.

Czwarty mecz jest jedynym, który wygrał człowiek. Tu również wygląda na to, że o wyniku zadecydował jeden genialny ruch, który przechylił szalę na korzyść Lee Sedola. Koreańczyk stwierdził, że to był jedyny ruch jaki widział w tamtym momencie. Po nim maszyna popełniła szereg ruchów źle ocenianych przez speców. Dlaczego ta partia była interesująca? Wygląda na to, że “boski ruch” nie świadczy o błędzie maszyny, która do niego dopuściła. AlphaGo raczej nie docenił przeciwnika, bo ruch ten był w przewidywanej puli, ale szansa na to, że ludzki przeciwnik go wykona została oceniona na 0,007%. Brzmi to zatem nie jak błąd tylko racjonalne działanie w obliczu znikomej szansy na konkretne zdarzenie.

Interesujące jest jednak również to, że program później wykonał szereg ruchów wyglądających na błędne. Tego jednak nie skomentowano szerzej w dokumencie. Jak wspomniałem, nie wiem ile w tym wszystkim dramatyzacji, być może zła ocena szans na boski ruch świadczy o słabości AlphaGo.

Nie mam jednak wątpliwości, że cztery lata temu stało się coś wyjątkowego. Dla mnie to kolejny dowód na to, że w ludzkim mózgu nie ma niczego magicznego. Mam nadzieję, że z czasem zbliżymy się zrozumienia tej nie-magicznej, ale diablo złożonej maszynki. Przy czym drogą do jej zrozumienia mogą nie być komputerowe sieci neuronowe. Nawiasem mówiąc warto podkreślić, że Lee Sedol jest pierwszym i ostatnim człowiekiem który pokonał AlphaGo podczas 74 oficjalnie rozegranych gier.


Link do filmu:
https://www.youtube.com/watch?v=WXuK6gekU1Y

Jak powstała Oumuamua (dygresje w promocji)

W lipcu 1994 roku z Jowiszem zderzyła się kometa. Mówili o tym w telewizji, niemal wszystkie teleskopy świata były zwrócone na króla planet. Byłem niedługo po seansie pełnometrażowego filmu “MacGyver i skarb zaginionej Atlantydy”, gdzie w finale nastąpiła koniunkcja planet, która wyglądała oszałamiająco. Nic więc dziwnego, że byłem ciut rozczarowany tym, że wybiegłem na zewnątrz i nie zobaczyłem nic nadzwyczajnego. Ani komety, ani Jowisza, ani żadnych wybuchów.

Pamiętam jednak jak później pokazywano zdjęcia zderzenia i komety Shoemaker–Levy 9. Nie wyglądała jak z typowych ilustracji - zamiast jasnego punktu z warkoczami, był to łańcuch świecących obiektów, które kolejno uderzały w Jowisza. Minęły lata zanim zrozumiałem szczegóły tego zdarzenia.

Kometa Shoemaker–Levy 9 to interesujący przypadek. Nie była obiektem, który po prostu wpadł w studnię grawitacyjną Jowisza i rozbił się na jego powierzchni (czy raczej na jego gazowej atmosferze). W którymś momencie stała się ona satelitą Jowisza, przez co można było powiedzieć, że jej dwuletnia orbita miała peryjowium (odpowiednik peryhelium, czyli punktu gdzie ciało znajduje się najbliżej swojego obiektu “macierzystego”). Zaintrygowany tą nazwą od razu pomyślałem, że ciekawe czy dla Ziemi ten punkt nazywa się w takim razie peryterrum. Okazuje się, że nie - to perygeum ^[1].

Ale wracając do tematu… Gdy Shoemaker-Levy 9 był już satelitą Jowisza, w 1992 roku zbliżył się na odległość raptem 40,000 km do planety. To znacznie mniej niż średnica gazowego giganta. Tym samym obiekt przekroczył tak zwaną granicę Roche’a. To taka odległość w której siły pływowe większego ciała są tak silne, że przeważają grawitację własną mniejszego ciała. To znaczy, kometa będąca kruchym zbitkiem skał i lodu została rozerwana przez grawitację Jowisza tylko dlatego, że części komety znajdujące się bliżej planety były przyciągane mocniej niż te dalsze. I tak w 1992 roku nastąpiło preludium do widowiskowego końca komety. To dlatego w 1994 roku zamiast jednego zdarzenia nastąpiło około 21 większych zderzeń.

Co to ma wspólnego z odkrytym w 2017 pierwszym obiektem pozasłonecznym w naszym układzie? Oumuamua zaskoczyła nas wieloma rzeczami, ale chyba najbardziej swoim kształtem. Wydaje się że jest bardzo podłużna - o długości kilkuset metrów i grubości raptem kilkudziesięciu. Do tej pory nie odkryliśmy takich obiektów.

O kwestii czym jest Oumuamua pisałem już w 2018, więc nie będę się powtarzać tylko odeślę Was do tekstu. Natomiast dopiero teraz mamy niezłe pojęcie o tym jak uzyskała taki kształt. I tu pojawia się skojarzenie z Shoemaker-Levy 9. Bo wygląda na to, że czymkolwiek była Oumuamua miliony lub miliardy lat temu miało przygodę podobną do słynnej komety.

Chińscy naukowcy przeprowadzili symulację skutków przejścia obiektów na orbicie ucieczkowej w pobliżu gwiazdy. Jak się okazuje wiele z nich może rozpadać się na bliźniaczki Oumuamua. Podobnie jak w przypadku w opisanym wyżej przypadku siły pływowe rozrywają większą kometę lub planetę na “warkocze” materii, jednak w tym wypadku dzieje się to w pobliżu korony gwiazdy w tak wysokiej temperaturze, że materiał przyszłej komety jest stopiony. Gdy tylko oddala się od gwiazdy by pomknąć w międzygwiezdną przestrzeń, ma szansę scalić się się ponownie i zastygnąć w postaci jednego, wydłużonego kawałka skały.

A przynajmniej tak wynika z symulacji. Co sądzicie o takim rozwiązaniu zagadki Oumuamua? Czy jest rozczarowująca, czy może raczej fascynująca?


^[1] - terra to słowo łacińskie, a gē greckie. Jeśli idzie o astronomię grecy i język grecki ma kilkaset lat przewagi nad łaciną więc… no perygeum a nie peryterrum. Czekam tylko na okazję, żeby opowiedzieć Wam o liczbie mnogiej słowa ośmiornica w języku angielskim, tam się dopiero działo octopi, octopoda, octopuses...


Źródła:
Tidal fragmentation as the origin of 1I/2017 U1 (‘Oumuamua)
New formation theory explains the mysterious interstellar object 'Oumuamua
Oumuamua przyspiesza, wiemy czym jest przybysz spoza układu słonecznego
Astrofaza - Nowe fakty na temat Oumuamua
We May Have Solved The Mystery of Interstellar Comet Oumuamua
Comet Shoemaker–Levy 9

Fenomenalna wizualizacja Starlinka

Trafiłem na fantastyczną wizualizację powstającej właśnie konstelacji Starlinka. Liczba małych satelitów SpaceX zbliża się do 500. Z tej okazji Elias Eccli użył danych z Space-Track.org i obrobił je w Pythonie. Powstała animacja tak mnie zachwyciła, że postanowiłem poświęcić jej notkę.

Animacja śledzi okres od 17 listopada 2019 (pierwszy rzut “docelowych” Starlinków na orbitę), do 21 maja 2020, czyli na dzień przed siódmym lotem. Zatem w końcowej części widzimy rozkład około 360 satelitów. Kiedy powstaje ten tekst jesteśmy między siódmą a ósmą misją Starlinka. W przyszłym tygodniu ich liczba powinna sięgnąć 480.

Pewnie podobnie jak ja na początku zadajecie sobie pytanie “na co ja patrzę?”. Spieszę z pomocą...

Wszystkie wystrzelone do tej pory Starlinki znajdują się na orbitach o wysokości 550 km o inklinacji (nachyleniu) 53 stopni. Wyobraźmy sobie przekrój Ziemi w płaszczyźnie równika. Będzie to płaski, kolisty plasterek. Orbita o zerowym nachyleniu wysokości 550km byłaby okręgiem¹ o trochę większej średnicy. Jeśli ją nachylimy względem płaszczyzny równika, wtedy satelita krążący po niej będzie dwa razy przelatywał nad równikiem. Raz przesuwając się znad półkuli północnej, drugi przelatując znad południowej nad północną. Ten drugi punkt określa tak zwaną długość węzła wstępującego. I to właśnie widzimy na osi pionowej w animacji Eliasa.

Oś pozioma przedstawia natomiast to jak rozpropagowane na danej orbicie są Starlinki. Pamiętajcie, że to nie znaczy, że nieruchomo wiszą nad pojedynczym punktem Ziemi, wszystkie nieustannie poruszają się po orbicie, ale chodzi o to, by były na niej rozmieszczone w równych odstępach. Jeśli śledzicie starty lub obserwujecie Starlinka na niebie to kojarzycie, że tuż po starcie widać było jasny sznur punktów na niebie, który sukcesywnie się wydłużał - dokładnie to można obserwować na tej animacji.

Co więcej, wykorzystując naturalne zjawiska fizyczne SpaceX jest w stanie regulować długość węzła wstępującego. Dzięki temu za pomocą jednego startu 60 satelitów, mogą oni obsadzić aż trzy orbity. Czyli jeśli orbita po starcie jest tak ustawiona, że znajdujące się na niej Starlinki przelatują nad Singapurem z południa na północ, to nie potrzeba wiele, by po kilku dniach granicę półkul przekraczały nad Kuala Lumpur².

Co ciekawe, według wikipedii na każdej miały znajdować się 22 urządzenia, ale na ten moment orbity obsadzane są dwudziestoma. Jak widać na wykresie już teraz robi się tłoczno przy kilkunastu orbitach. Docelowo w tej pierwszej konstelacji krążyć ma około 1500 satelitów na 72 orbitach. W rzeczywistości jednak Ziemia jest ogromna i na każdego satelitę będzie przypadać jakieś 100 000 km^2 powierzchni, czyli przeciętna odległość³ między nimi będzie wynosić w okolicy 100km.

Ostatnia rzecz do wspomnienia to kolory punktów na animacji. Poza przypisaniem do poszczególnych startów Falcona 9, barwa punktów ciemnieje im wyżej na orbicie się znajdują - widać też, że im ciemniejsze, im bliżej docelowej wysokości 550km, tym wolniej się poruszają. Ten manewr - tzn zmiana wysokości orbity, to już efekt działania pokładowych silników jonowych.

Mam nadzieję, że to wytłumaczenie było klarowne i pomogło Wam docenić świetną robotę jaką wykonał Elias Eccli. Oczywiście nie uniknąłem szeregu uproszczeń, więc wspomnę o kilku najbardziej rażących, by uspokoić nadgorliwych.

1 - Tak, wiem - elipsą, ale staram się nie komplikować tekstu dla nie-nerdów ;)
2 - Tak, to jest kolejne uproszczenie, bo konstelacja jako całość ulega precesji więc
3 - Zmienność tej odległości jest spora, najbliżej siebie będą w okolicy biegunów, wciąż jednak będą to setki metrów. Ich pozycje są łatwe do przewidzenia więc uniknięcie kolizji będzie dość proste.


Źródła:
https://www.youtube.com/watch?v=857UM4ErX9A - Animacja Eliasa
https://www.youtube.com/watch?v=VyMGhUWkm5w - kanał Marcusa House
https://pl.wikipedia.org/wiki/TLE
https://pl.wikipedia.org/wiki/Elementy_orbitalne
https://en.wikipedia.org/wiki/Starlink

12 przełomów SpaceX

SpaceX zapisała się w historii. Ponownie. Technicznie nie jest to wielki przełom. Psychologicznie, medialnie - ogromny. To, że w kapsule na czubku 70-metrowej rakiety można było umieścić ludzi jest naturalną konsekwencją technicznych przełomów, których firma dokonała w ciągu ostatnich dwunastu lat.

28 września 2008 Falcon 1 stał się pierwszą prywatną rakietą na paliwo ciekłe, która dotarła na orbitę. Rok później, 14 lipca 2009, Falcon 1 stał się pierwszą rakietą prywatnej produkcji, która umieściła na orbicie komercyjnego satelitę.

Kolejny przełom nastąpił w grudni 2010, gdy na szczycie nowej rakiety Falcon 9 SpaceX wystrzelił kapsułę Dragon. Dragon okrążył Ziemię dwukrotnie na stabilnej orbicie po czym przystąpił do wchodzenia w atmosferę i z powodzeniem wodował na Oceanie Spokojnym.

Naturalną konsekwencją tego był początek lotów zaopatrzeniowych na Międzynarodową Stację Kosmiczną. SpaceX jako pierwsza prywatna firma zaczęła dostarczać zapasy i sprzęt na ISS (25 maja 2012).

Całkiem bezprecedensowe było jednak lądowanie pierwszego stopnia Falcona 9 w grudniu 2015 roku. Do tej pory każda rakieta leciała tylko raz i trafiała na złom, w dobrym przypadku wcześniej wykonując swoją misję. O tym jak bardzo ważny był ten przełom pisałem wielokrotnie.

Potem nastąpiły kolejne kroki w kierunku reużywalności. W 2017 odzyskanie owiewek ładunku oraz ponowny lot towarowego Dragona. W 2018 odbył się pierwszy lot Falcona Heavy. W jego trakcie boczne boostery dokonały widowiskowego lądowania synchronicznego. Zwieńczeniem lotu, dowodem na skuteczność rakiety było umieszczenie ładunku na orbicie heliocentrycznej. Przez ładunek rozumiemy Teslę Elona Muska.

W 2019 SpaceX jako pierwsza firma prywatna wysłała na orbitę załogowy statek kosmiczny, czyli załogową wersję Dragona. Jako pierwsi prywaciarze na orbicie dokonali też autonomicznego dokowania z ISS.

W zeszłym roku miał miejsce krótki lot Starhoppera. Ten “niewielki” pojazd ze stali nierdzewnej był pierwszym na świecie, który poleciał dzięki silnikowi typu “full flow staged combution engine”, który nie bez powodu niektórzy nazywają złotym graalem silników rakietowych. Mam nadzieję kiedyś napisać tekst, który wyjaśni dlaczego.

… Mamy rok 2020, rakiety Falcon 9 mają na koncie niemal 90 startów. Kapsuły Dragon również wykazały swoją skuteczność. Szczególnie dzisiaj. Dlatego ten przełom wydaje się po prostu złożeniem poprzednich i ich logicznym następstwem. Jednak fakt, że na szczycie rakiety znajdowali się ludzie, wynikający z tego szum medialny sprawiają, że ta misja odbije się mocniejszym echem niż na przykład technicznie ważniejsze lądowanie boosterów.I nie ma w tym nic złego. Jeśli obudzi wyobraźnię i marzenia, to świetnie. Kudos dla całej ekipy SpaceX. Czekamy na więcej!

… Tyle przygotowanego wcześniej tekstu. A tak na gorąco - WOW. Trudno nie ulec tym emocjom. Świetnie było oglądać ten wycinek historii i nie mogę się doczekać dalszego ciągu. Dużo wrażeń i masa niesamowitych obrazów. Ekipa pokładowa w czarnych kostiumach, niesamowity kontrast białych tesli i kombinezonów z deszczową szaro-rdzawą platformą startową, powolutku odsuwający się kołnierz z korytarzem dla załogi aż wreszcie start. Nagły, płynny, idealny. Separacja, powrót i idealne lądowanie boostera, aż wreszcie dryfujący sobie spokojnie i powoli dinozaur.

Wyniki konkursu "Z czego zrobiony jest świat"

Dziękuję wszystkim z udział w konkursie “Z czego zrobiony jest świat”. W zasadzie wszyscy udzielili poprawnych odpowiedzi, choć niektóre były mniej lub bardziej pełne.

1. Pytanie o balon z helem na 14,5 raza lżejszej Ziemi było podchwytliwe. Większość Was jednak słusznie wnioskowała, że różnica gęstości wciąż sprawiłaby, że balon w teorii powinien się unosić. Kilka osób jednak poszło dalej w rozważaniach. Zwrócili uwagę, że przy tak niskiej masie planety, mogłaby nie utrzymać magnetosfery i stracić przez to atmosferę (a bez atmosfery balon nie doświadczyłby jej wyporności).

Nawet rozrzedzona atmosfera cięższa od helu mogłaby być niewystarczająca by przeważyć nad lateksowym balonem. Warto jednocześnie pamiętać, że Tytan jest ponad czterdziestokrotnie lżejszy od Ziemi a posiada tak gęstą atmosferę, że ciśnienie przy powierzchni jest półtora razy większe niż na naszej planecie.

2. W pytaniu o alternatywne pierwiastki do transportu tlenu, niektórzy wspominali o organizmach, które nie potrzebują tlenu, lub transportują go w postaci rozpuszczonej. Chodziło jednak o inne metale wiążące tlen tak jak żelazo w hemoglobinie.

Praktycznie wszyscy wspomnieli o hemocyjaninie, która nadaje krwi błękitną barwę i zawiera miedź. Co bardziej dociekliwi wspomnieli o też o zawierającej mangan, brązowej pinnaglobinie, a nawet o syntetycznej koboglobinie, gdzie to kobalt wiązałby tlen, która gdyby występowałaby we krwi barwiłaby ją na żółto.

3. Pierwiastek 74, który najlepiej kojarzyć można ze starych żarówek, to wolfram lub tungsten. W języku szwedzkim tung oznacza ciężki, a stein kamień. Tymczasem w języku niemieckim wolf oznacza wilka, a rahm może oznaczać zarówno brud jak i śmietanę.

Tyle względem omówienia odpowiedzi. A książki powędrują do trzech osób i są nimi: Wiktor Bukowski, Mariusz Myszkier i Mateusz Noszka.

Lada moment spytam Was o adresy do wysyłki nagród :)
Gratulacje i dzięki za udział!