Redakcja: Jak powstał księżyc?

Dr hab. Michał Bejger: To bardzo dobre pytanie, na które tak naprawdę nie znamy do końca odpowiedzi. Księżyc jest ciekawy dlatego, że ma rozmiar dość podobny do Ziemi. Można go w pewnym sensie nazywać karłowatą planetą. Wydaje mi się nawet, że była kiedyś taka propozycja, aby nazwać układ Ziemia-Księżyc planetą podwójną.

Tutaj pojawia się kolejne pytanie. Czy Księżyc był kiedyś fragmentem Ziemi i z jakiegoś powodu, na samym początku tworzenia się Układu Słonecznego, został odzielony z chmury, z której powstała Ziemia? Czy nastąpiło zawirowanie i Księżyc się jakby oddzielił, a potem już orbitował wokół Ziemi, czy np. został przechwycony przez Ziemię grawitacyjnie w jakimś momencie? Czy znajdował się na początku gdzie indziej i został następnie jakby poprzez odziaływania grawitacyjne innych planet wstrzelony w swoją pozycję, po czym jest tutaj cały czas od tamtego momentu, czy stało się jednak coś innego?  

Druga ciekawa kwestia na temat Księżyca dotyczy jego niesymetrycznego wyglądu. Ta część, którą cały czas obserwujemy i widzimy na niebie stanowi połowę powierzchni Księżyca. Jest ona pokryta dużymi ciemnymi plamami, które nazywa się morzami. Natomiast ta część, której nigdy nie obserwujemy, zawsze odwrócona od Ziemi, ponieważ Księżyc obraca się z taką częstotliwością, że zawsze jest skierowany w kierunku Ziemi jedną stroną, ta druga, ciemna strona Księżyca jest pokryta w całości wielkimi kraterami. No i pytanie, dlaczego tak się stało? Czy ma to jakiś związek z jego powstaniem, czy na przykład zawsze wyglądał, tak jak wygląda z naszej strony i został tylko zbombardowany z jednej strony w pewnym momencie przez jakiś deszcz meteorów? Czy trwało to krótko, czy był to długotrwały proces, który go w ten sposób ukształtował? Nie ma tu stuprocentowo pewnych odpowiedzi, bo ta tematyka jest ciągle badana i hipotezy, które wymieniłem są równie prawdopodobne.

Może być też tak, że pozycje planet się zamieniają, ponieważ fakt, że Układ Słoneczny wygląda jak teraz wcale nie oznacza, że tak musiało być zawsze. Mogło być tak, że np. duże planety były w innych miejscach albo, że planety, takie jak Ziemia, Wenus i Mars zamieniły się miejscami. Tym samym, to że Wszechświat zachowuje się i wygląda stabilnie w tej chwili, nie znaczy, że będzie również stabilny w bardzo długiej skali czasowej.

Na czym polega „równanie stanu gęstej materii”?

Czarne dziury, będące najbardziej zwartymi obiektami jakie znamy, to tak naprawdę obiekty nie składające się z materii tylko w pewnym sensie stworzone z krzywizny czasoprzestrzeni. Tam materii nie ma, ona znajduje się już dawno pod horyzontem i trudno powiedzieć, czym tak naprawdę jest. Istnieją natomiast obiekty, które są materialne, ale straszliwie gęste. Tak gęste, że np. łyżeczka do herbaty takiej materii waży o wiele więcej niż wszyscy ludzie znajdujący się obecnie na całej Ziemi.

A więc, jest to niesamowicie gęsta materia, o wiele gęstsza niż gęstość jąder atomowych. Ta materia powstaje podczas wybuchów supernowych, masywnych gwiazd o jądrze stworzonym praktycznie z żelaza. W gwiazdach spalany jest bowiem wodór, potem hel, następnie coraz cięższe pierwiastki aż do żelaza. Ta gwiazda staje się niestabilna i zaczyna się zapadać. Jądro również się zapada i jest kompresowane aż do momentu, w którym z jądra mierzącego około kilku tysięcy kilometrów powstaje kulka mająca około 10 km, ale ważąca tyle co Słońce lub więcej. Materia w tej kulce i w jądrze jest zgnieciona do gęstości o wiele większych niż gęstości jąder atomowych, czyli o wiele większych niż można osiągnąć w jakimkolwiek eksperymencie na Ziemi.

Jest to najbardziej ekstremalna materia jaką możemy sobie wyobrazić i w tej materii, w tej gwieździe neutronowej mogą zachodzić niezwykłe rzeczy. Mogą się tam tworzyć cząstki i egzotyczne fazy, które nie mogłyny powstać na Ziemi, ponieważ nie możemy stworzyć tutaj tak dużej gęstości. Te kulki, czyli te jądra bardzo zgniecionej materii nazywamy gwiazdami neutronowymi. One rzeczywiście składają się głównie z neutronów i obserwujemy je np. jako pulsary radiowe, szybko rotujące gwiazdy o rozmiarze około 10-12 km, które mają niezwykle silne pola magnetyczne. Na Ziemi nie jesteśmy w stanie stworzyć pól magnetycznych nawet w przybliżeniu tak silnych, kręcących się tak szybko. Niektóre z nich mogą się kręcić setki razy na sekundę. Takie obiekty obserwuje się potem w promieniowaniu radiowym.

Notabene, mija właśnie 50 lat od odkrycia pulsarów. W 1967 r. Jocelyn Bell, doktorantka, odkryła przez przypadek taki puls radiowy, regularne pulsacje radiowe z określonego miejsca na niebie. Co sobie pomyślała ona i jej promotor? Że są to Obcy, bo nie może być to coś innego. Albo jest to satelita wojskowy, co zostało wykluczone, albo Obcy. W związku z tym nazwano to LGM1, czyli Little Green Man 1, ale oczywiście potem się okazało, że był to obiekt astronomiczny, dziwaczny, rotujący magnes, który promieniuje takie pulsy radiowe.

Oglądaj całość