Redakcja: Czemu odkrycie przez Michela Mayora i Didiera Queloza planety 51 Pegasi b. było tak znaczące? Czy to dokonanie należy uznać za ważniejsze od odkrycia Aleksandra Wolszczana z lat 90.?

Dr Stanisław Bajtlik: Kwestia planet poza Układem Słonecznym wiąże się z fundamentalnym pytaniem o to, czy istnieje życie we wszechświecie? Myślę, że to głównie z tego powodu poszukujemy planet pozasłonecznych. Pierwsze z nich odkrył na początku lat 90. Aleksander Wolszczan, były to jednak planety w bardzo nietypowym, niezwykłym układzie. Krążyły one wokół pulsara, czyli gwiazdy neutronowej o masie około dwóch mas Słońca, skupionej w czymś w rodzaju kulki o promieniu kilkunastu kilometrów. Taka gwiazda wysyła bardzo silne promieniowanie, a planety krążące wokół niej nie mogą być ośrodkami życia.

W latach 90. rozwijały się poszukiwania planet krążących wokół gwiazd przypominających Słońce, które mogłyby być podobne do Ziemi. Jako podstawową metodę stosowano badanie grawitacyjnego wpływu planety na macierzysta gwiazdę. Wbrew powszechnemu myśleniu nie jest do końca tak, że planety krążą wokół Słońca. Planety i Słońce krążą wokół wspólnego środka masy całego Układu Słonecznego, który znajduje się gdzieś tuż pod powierzchnią Słońca. Jego dokładne położenie ogółem zmienia się i zależy od rozkładu planet w Układzie Słonecznym. Słońce krąży wokół tego układu z okresem podobnym do okresu obiegu Jowisza wokół Słońca, z prędkością kilkudziesięciu metrów na sekundę.

Taki ruch macierzystej gwiazdy można zaobserwować, choć jest to bardzo trudne, poprzez badanie światła emitowanego przez gwiazdę i poszukiwanie tzw. efektu Dopplera. Aby jednak odkrywać te planety należało skonstruować spektrograf o zdolności rozdzielczej kilkadziesiąt czy kilkaset razy lepszej niż te wówczas, w latach 90. istniejące. Mayor i Queloz zbudowali taki instrument, a w dodatku opracowali metodę, która pozwalała w nowatorski sposób analizować uzyskane w ten sposób widma gwiazd i w bardzo krótkim czasie zdobywać informacje o prędkości ruchu gwiazdy, której położenie jest zaburzone pod wpływem przyciągania przez obecną w jej pobliżu planetę.

Trudno więc porównywać odkrycie Aleksandra Wolszczana z dokonaniami szwajcarskich astronomów. Odkrycie Wolszczana przy całym uznaniu i szacunku było trochę przypadkowe. Nie było w tym właściwie pionierskiego elementu. Konstrukcja spektrografu Mayora i Queloza oraz stosowane przez nich metody analizy widm stanowiły zaś świadome, metodyczne działanie i zapoczątkowały nowy rozdział w obserwacjach astronomicznych. Można więc powiedzieć, że gdyby Komitet Noblowski przyznał nagrodę Wolszczanowi, byłaby to nagroda w pełni zasłużona, ale decyzja przyznania jej szwajcarskim astronomom jest również całkowicie uzasadniona.

Za co James Peebles otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki w 2019 roku? Czemu po raz kolejny nagrodzono osiągnięcie związane z promieniowaniem reliktowym?

Nagroda Nobla dla Jamesa Peeblesa została mu przyznana nie tyle za prace nad mikrofalowym promieniowaniem tła, co za cały wkład w rozwój kosmologii fizycznej. Oczywiście prace dotyczące promieniowania reliktowego miały w jego dorobku ogromne znaczenie, ale on zasłużył na tę nagrodę nie tylko tym. Kosmologia jako nauka ścisła, przyrodnicza powstała wraz z odkryciem mikrofalowego promieniowania tła. To odkrycie miało niezwykłą historię, właściwie znacznie dłuższą, bo sięgającą lat 40. ubiegłego wieku.

Nie wchodząc w szczegóły Robert Dicke, mentor Jamesa Peeblesa zaprosił swojego ucznia oraz jego kolegę Davida Wilkinsona do pracy nad poszukiwaniem promieniowania reliktowego. Czym ono właściwie jest? To promieniowanie przewidziała teoria Gorącego Wielkiego Wybuchu. Od lat 20. było wiadomo, że wszechświat się rozszerza. A jeżeli się rozszerza to znaczy, że kiedyś wszystkie obiekty były w nim bardziej skupione i gęstość materii musiała być wyższa. George Gamow, wielki rosyjski fizyk pracujący w Stanach Zjednoczonych, przewidywał, że na samym początku, kiedy wszechświat był bardzo gęsty i nie istniały nawet atomy ani jądra atomowe, po to żeby z tej pierwotnej kosmicznej zupy wyłoniła się materia o takim składzie chemicznym, jaki dziś obserwujemy, oprócz cząstek musiało istnieć promieniowanie. Naukowiec przewidział nawet temperaturę tego promieniowania, dzisiejszą temperaturę, którą określał na około 6-7 kelwinów. To zostało w dużej mierze zapomniane.

Przewidywanie Gamowa miały miejsce w latach 40. Dicke zaproponował swoim studentom pracę nad tą hipotezą, a więc pracę nad eksperymentalnym poszukiwaniem tego resztkowego promieniowania, śladu po Wielkim Wybuchu i najstarszego światła we wszechświecie, wyświeconego wtedy, kiedy wszechświat liczył sobie zaledwie niecałe 300 000 lat. Wilkinson miał budować radiometr do rejestracji promieniowania, a Peebles zajmował się stroną teoretyczną, przewidywaniem, jakie powinny być jego własności oraz tego, jakie wnioski dla kosmologii będzie można wyciągnąć, jeśli takie promieniowanie nie zostanie odkryte.  

Oglądaj całość