Planeta C

Jacek Napieralski

Gdzieś na Mlecznej Drodze
Wielu zapewne widziało z okien lecącego samolotu nocny widok rozświetlonych miast. Zazwyczaj najpiękniej wyglądają światła naszej własnej aglomeracji, do której wracamy z dalekich podróży. Gwiazdy też mają swoje własne "miasto", które ludzie mogą na własne oczy zobaczyć. W tym gwiezdnym mieście znajduje się nasz ziemski dom. Ale miasto to jest tak ogromne, że nie sposób poznać wszystkie jego zakątki.
W czarną bezksiężycową noc dostrzeżemy nad naszymi głowami fantastyczną mglistą wstęgę światła. Ciągnie się wysoko od horyzontu do horyzontu i wygląda jak rozlane na niebie mleko. Stąd powszechnie znana nazwa tej mgły "Droga Mleczna". Widok jest tak wspaniały, że kto raz zobaczy, tego nie trzeba już namawiać do obserwacji nieba. W sierpniu okazję do podziwiania Drogi Mlecznej mieli zawsze pielgrzymi zdążający na Jasną Górę, a wśród wielu jej określeń w polskim słownictwie ludowym największą popularnością cieszyło się "Droga do Częstochowy". I rzeczywiście, najlepiej jest widoczna w okresie pielgrzymek do częstochowskiego Sanktuarium. Strudzeni pielgrzymi układali się do snu pośród gwiazd "na Mlecznej Drodze", która wskazywała im Jasną Górę.
Patrząc na to cudowne zjawisko oglądamy od środka naszą własną Galaktykę. Zawiera ona 100 miliardów gwiazd, a tylko jedną z nich jest Słońce. Najbogatszy w gwiazdy obszar znajduje się w Drodze Mlecznej przecinającej południowe niebo i jest wspaniale widoczny w Ameryce Południowej. W Polsce najlepsze warunki do obserwacji są latem i jesienią. Już przez lornetkę odkryjemy w tym "mleku" mnóstwo gwiazd i ten widok zadziwi każdego. Z Ziemi oglądamy naszą Galaktykę wzdłuż płaszczyzny jej dysku, a ponieważ znajdujemy się wewnątrz niej, nigdy nie zobaczymy jej od zewnątrz. Wiemy jednak, że stamtąd wygląda jak płaski dysk ze spiralnymi ramionami o średnicy 100 tysięcy lat świetlnych. W wewnętrznej części znajduje się jądro gęsto upakowanych gwiazd o grubości 3 tysięcy lat świetlnych. Dysk zawiera też spiralne ramiona i otoczony jest rzadką materią tworzącą rozległe "halo" galaktyczne. W centrum Drogi Mlecznej odkryto małych rozmiarów źródło ogromnej energii świecące jak sto milionów Słońc. Jego masa jest aż milion razy większa od masy Słońca. Prawdopodobnie znajduje się tu tajemnicza czarna dziura, zachłannie połykająca gaz i pył międzygwiazdowy. Cała Galaktyka wiruje, a Słońce wraz z Ziemią wykonuje jedno okrążenie wokół środka w ciągu 200 milionów lat.
Na wieczornym niebie centrum naszej Galaktyki znajdziemy w gwiazdozbiorze Strzelca. Słońce znajduje się w ramieniu Oriona, 25 tysięcy lat świetlnych od tego centrum. Nasz świat zlokalizowany jest więc na peryferiach Drogi Mlecznej. Odległości pomiędzy gwiazdami są dla nas niewyobrażalne i nieosiągalne. Ziemianie nigdy jeszcze nie wyszli na spacer ze swojego ziemskiego domu, bo przecież wyprawy na Księżyc, zważywszy na skalę odległości, porównać można jedynie do wejścia na strych. W ciągu najbliższych 15 lat wybieramy się dopiero na Marsa, do którego leci się pół roku. Przy tych odległościach to tak, jakby odwiedzić sąsiadów za płotem.

W okolicach Słońca
Żyjemy na najpiękniejszej z planet, a naszym najbliższym otoczeniem jest Układ Słoneczny. Składa się on z wielu ciał niebieskich powiązanych siłami wzajemnych oddziaływań. Najsilniejsze jest oddziaływanie grawitacyjne ze Słońcem skupiającym praktycznie całą masę (99,85%) Układu Słonecznego. Wokół naszej gwiazdy krąży 9 planet: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun i Pluton. Największą z nich jest Jowisz, ale nawet masa tego olbrzyma stanowi zaledwie 0,0001 masy Słońca. Wokół 7 planet krąży jeszcze co najmniej 60 naturalnych satelitów i do tej pory odkrywamy jeszcze następne księżyce, ponieważ odległości pomiędzy planetami również są ogromne. Jeżeli wyobrazilibyśmy sobie Ziemię jako kulkę o średnicy 13mm i masie 6g, to w takiej pomniejszonej skali nasz Księżyc krąży wokół niej w odległości 38cm. Wówczas Słońce byłoby kulą o średnicy 1,39m i masie 1990kg położoną w odległości 150m od Ziemi. Najdalsza planeta Pluton poruszałaby się w odległości 6km od Słońca, a najbliższej gwiazdy musielibyśmy szukać gdzieś na drugiej półkuli!
Między orbitami Marsa i Jowisza rozciąga się pas planetoid, a wśród ciał Układu Słonecznego są także meteoroidy i komety. Poza Neptunem znajduje się pas Kuipera skupiający komety krótkookresowe, tzn. powracające nie rzadziej niż co 200 lat. Znacznie dalej istnieje tajemnicza chmura kometarna nazywana Obłokiem Oorta. Układ Słoneczny porusza się wokół środka masy Galaktyki z prędkością 250 km/s, a jedno okrążenie pokonuje w 200 milionów lat.
Słońce i planety powstały z obłoku materii protosłonecznej. Wybuch pobliskiej supernowej rozpoczął proces grawitacyjnego zapadania się obłoku połączony z  równoczesnym jego wzbogacaniem w najcięższe pierwiastki. W miarę kurczenia się obłoku, w centralnej części, uformowało się Słońce otoczone wirującym dyskiem gazowo-pyłowym. W wyniku wzajemnych zderzeń cząstki pyłu łączyły się ze sobą. Część z nich dała początek planetom. Mniejsze twory przetrwały w postaci planetoid, komet i meteoroidów. Tak narodził się nasz słoneczny świat.

Inne układy planetarne
Wiele pisze się ostatnio o planetach i ich księżycach. Obserwując wieczorne niebo, pośród iskrzących się gwiazd i planet, potrafimy wskazać wiele innych znanych nam obiektów. Patrząc na gwiazdy zastanawiamy się często, czy "hen tam daleko" w innych układach planetarnych żyją podobne do nas istoty, czy istnieje gdzieś tam jakiekolwiek życie? Jeżeli szukać jakichś form życia, to nie na gwiazdach, które są gorącymi rozżarzonymi kulami gazów, ale na otaczających je planetach. A jeżeli te planety nie nadają się do życia, to może znajdziemy je na ich księżycach? Problemem w poszukiwaniu życia są jednak niewyobrażalne odległości dzielące nas od gwiazd i ich układów planetarnych. Przecież najbliższa gwiazda (po naszym Słońcu) odległa jest od nas aż o 4 lata świetlne. Z tego też powodu dopiero teraz odkrywamy "inne światy" i prawdopodobnie nigdy nie dowiemy się o jakimkolwiek życiu w Kosmosie. Nie udało nam się jeszcze zbadać dokładnie nawet "naszego podwórka", czyli Układu Słonecznego. Również te bliskie odległości są dla nas tak duże, że nie zdążyliśmy nawet założyć bazy na Księżycu, do którego leci się zaledwie parę dni. Nie miejmy więc złudzeń, że kiedyś odkryjemy "inny świat", ale jednak postęp dokonujący się właśnie teraz w astronomii jest ogromny. Jeszcze 13 lat temu nie znaliśmy innego układu planetarnego. Dopiero w 1992 roku nasz rodak Aleksander Wolszczan jako pierwszy na świecie wykrył trzy planety poza Układem Słonecznym. Krążą one jednak wokół gwiazdy martwej, tzw. pulsara, omiatającego przestrzeń wiązką śmiercionośnych promieni. Nie są to warunki do poszukiwania życia, jednak planety te były dowodem na istnienie innych układów planetarnych! Wszyscy więc zaczęli szukać nieznanych dalekich planet, aż w 1995 roku szwajcarscy astronomowie znaleźli pierwszy układ planetarny towarzyszący gwieździe podobnej do naszego Słońca. Odtąd poszukiwania nabrały rozpędu i do tej pory odkryto już ponad 130 różnych układów planetarnych. Jedna z planet znajduje się prawie "na wyciągnięcie ręki" w konstelacji Erydana, zaledwie 10 lat świetlnych od nas. Odkryta planeta jest wielkości naszego Jowisza, więc przypuszczamy, że jest ona prawdopodobnie również kulą gazową. Na takiej gazowej kuli życia na pewno nie ma, jednak w jej pobliżu być może odkryjemy kiedyś inne skaliste planety. Niedawno zespół astronomów z Genewy znalazł ciekawy układ dwóch planet o masie podobnej do naszego Saturna, okrążający gwiazdę w konstelacji Żagli oddaloną o 141 lat świetlnych. Jedna z nich okrąża swoją gwiazdę w zaledwie 3 dni, podczas gdy drugiej zajmuje to prawie miesiąc (to i tak 12 razy szybciej niż nasza Ziemia okrąża Słońce). Obydwie planety znajdują się jednak zbyt blisko swojej gwiazdy, aby nawet na ich hipotetycznych księżycach mogło istnieć jakieś życie. Nadzieja na znalezienie innego życia nie opuszcza jednak naukowców, więc szukają dalej. Połowa z dotychczas nowo odkrytych planet nie jest samotna przy swoich gwiazdach, bowiem w ich ruchu dostrzec można niewyjaśnione zakłócenia, które mogą wskazywać na kolejne nie wykryte globy. Poza tym już dawno przy niektórych bliskich gwiazdach obserwujemy obręcze pyłu, w których być może też znajdują się planety. Niektóre zgrubienia i wzory, w jakie się układają, wskazują na istnienie planet wokół pięknej gwiazdy Wegi, oraz gwiazdy Beta Pictoris. Czy jednak znajdziemy gdzieś we Wszechświecie jakiekolwiek życie?

Planeta C
Na odbywającej się właśnie w Aspen w Kolorado konferencji (7 luty 2005) słynny polski astronom prof. Aleksander Wolszczan poinformował, że w odkrytym przez niego 13 lat temu układzie planetarnym, oprócz rozpoznanych wówczas 3 planet, krąży jeszcze jedna. Niemal codziennie okrywane są nowe układy planetarne, ale to odkrycie jest dla naukowców prawdziwą sensacją. Ten odległy od nas o 1500 lat świetlnych układ planetarny Wolszczana wydaje się być wierną kopią skalistych globów Układu Słonecznego!
Wszystkie cztery planety mają mniej więcej taką samą masę i krążą po orbitach w podobnych odległościach od swojej gwiazdy. Ta najbliższa pulsarowi jest tak mała jak nasz Merkury. Dwie dalsze są większe i 4 razy masywniejsze niż Ziemia. Czwarta jest 5 razy mniejsza od najmniejszego w naszym Układzie Słonecznym Plutona. Po dokładniejszym zbadaniu prof. Wolszczan stwierdził, że trzy pierwsze planety, nazwane odpowiednio A, B i C, krążą proporcjonalnie w takich samych odstępach 0,4:0,7:1 jak kolejno Merkury, Wenus i Ziemia. My mamy potem jeszcze Marsa, pas asteroid, cztery gazowe olbrzymy i Plutona. W układzie Wolszczana w położeniu odpowiadającym naszym asteroidom znajduje się odkryta właśnie czwarta planetka. Być może jest ona największym z resztek asteroidów pozostałych po narodzinach trzech większych planet. Nasze Słońce jest na szczęście normalną gwiazdą, dostarczającą na Ziemię energii potrzebnej do jej normalnego funkcjonowania. Wypali się dopiero za 5 miliardów lat, podczas gdy pulsar już jest gwiezdnym złomem. Ale jeżeli układ Wolszczana powiększymy dwukrotnie, to stanie się kopią Układu Słonecznego.
Wygląda na to, że nasz Układ Słoneczny może mieć swoich braci bliźniaków, bo następne odkrycia są pewnie kwestią niedalekiej przyszłości. Czy planeta C jest bliźniakiem Ziemi? Być może, lecz niestety na pewno nie znajdziemy tam życia, ponieważ przeszkadzałby jego istnieniu straszny pulsar, macierzysta gwiazda tamtego układu planetarnego. Jednak istnienie takich pulsarowych planet może dowodzić, że skaliste "ziemiopodobne" globy łatwo powstają w Kosmosie, skoro mogą się utworzyć nawet w tak trudnym pulsarowym otoczeniu. I może ich być bardzo dużo.

Pulsary
Pulsary odkryto dopiero w 1968 roku. Wówczas niektórym naukowcom wydawało się, że to jakieś inteligentne istoty wysyłają regularne i szybko zmienne pulsy radiowe. Tymczasem w silnym polu magnetycznym gwiazdy neutronowej spiralujące elektrony wytwarzają po prostu fale radiowe, które emitowane są wąskim strumieniem podobnie do światła latarni morskiej. Pulsy odbieramy, gdy snop fal radiowych trafia w Ziemię. Nadchodzą tak regularnie, że można według nich regulować najdokładniejsze zegary świata! Pulsar odkryty przez Wolszczana wiruje 160 razy na sekundę i pewnie nie zwróciłby większej uwagi profesora, gdyby nie drobne zakłócenia tej częstotliwości. Raz się spóźniał, raz nieznacznie przyśpieszał. To wskazywało na możliwość istnienia wokół niego planet i tym właśnie tropem poszedł Aleksander Wolszczan. Opracował wówczas model planetarny z trzema planetami A, B i C, do którego teraz dodał czwartą planetę D. Wszystko doskonale zgadza się z obserwacjami, a metodę naszego rodaka wykorzystują teraz wszyscy do poszukiwania nowych układów planetarnych.

W okolicach pulsara PSR1257+12
Pulsar Wolszczana jest pozostałością po supernowej odległej o 1500 lat świetlnych od nas i znajdującej się w gwiazdozbiorze Panny. Jest rozmiarów mniejszych od naszej Ziemi, ale masę ma większą niż olbrzymie Słońce. Dlatego jego gęstość jest niewyobrażalnie wielka, a łyżeczka takiej materii ważyłaby na Ziemi setki milionów ton! Ta materia składa się z neutronów niesamowicie stłoczonych jeden obok drugiego i tworzących krańcowo gęsty rodzaj substancji. Pulsar wysyła w przestrzeń zabójcze promieniowanie jonizujące, które zabija każdą najmniejszą formę życia. W okolicy takiej gwiazdy przetrwać można tylko w bardzo grubym ołowianym pancerzu. Dlatego nie znajdziemy życia na planecie C i chociażby z tych powodów nie możemy jej nazywać drugą Ziemią. Ale jakim cudem przy pulsarze w ogóle mogły powstać planety?
Paweł Artymowicz z Obserwatorium Astronomicznego w Sztokholmie uważa, że planety A, B, C i D musiały powstać już po eksplozji supernowej. Wybuchy supernowych są wprawdzie najwspanialszymi fajerwerkami w całym Wszechświecie, ale siła eksplozji niszczy wszystko naokoło. To dowód na stosunkowo młody wiek tego układu planetarnego. Następny trudny problem teoretyczny wiązał się z faktem, że planety krążą w jednej płaszczyźnie i dlatego musiały uformować się z rozpłaszczonego dysku pyłu okrążającego pulsara. A przecież pulsar emituje promieniowanie o tak ogromnej energii, że z łatwością błyskawicznie rozproszyłby taki obłok pyłu i planety nie zdążyłyby powstać. Skąd się więc wzięły?
Prawdopodobnie w pobliżu (na swoje nieszczęście) znalazła się jakaś normalna gwiazda, ochraniająca przed promieniowaniem formujące się zarodki planet. Pulsar powoli wysysał materię z takiej gwiazdy, ale trwało to wiele milionów lat, zanim pochłonął ją całkowicie. Tak długi czas pozwolił naszym planetom uformować się i okrzepnąć, a ich twarda skorupa dzielnie broni się teraz przed zabójczym promieniowaniem. Oto wyjaśnienie całej tajemniczej zagadki.
Istnieje też fantastyczna hipoteza, że planety krążące wokół pulsara mogą być zbudowane z diamentów. Diamentowe planety, to dopiero byłaby sensacja! W miarę chemicznej ewolucji Wszechświata coraz więcej planet zbudowanych jest głównie z cięższych pierwiastków, np. węgla. Jednak niestety, najprawdopodobniej głównym tworzywem planet pulsarowych są jedynie minerały tlenków krzemu, nie myślmy więc poważnie o wielkich kosmicznych wyprawach po diamenty.

Szukamy dalej
Ale czy istnieje we Wszechświecie jakiekolwiek życie, czy też jesteśmy zupełnie sami? Ostatnie kilkanaście lat to prawdziwy wyścig w poszukiwaniu następnych układów planetarnych. Trwają też przygotowania do startu sondy SIM, która będzie miała zadanie poszukiwania planet wokół pobliskich gwiazd. Istnienie planet pulsarowych dowodzi przecież, że skalistych globów powinno być bardzo dużo, skoro tak łatwo rodzą się również w skrajnie niesprzyjającym otoczeniu. Ale jeżeli nawet znajdziemy kiedyś podobne do naszego układy planetarne, to nie oznaczać będzie wcale, że istnieje na nich życie. Być może narodziny planety typu Ziemia wymagają jakichś specjalnych komfortowych warunków, bardzo rzadko występujących w całym Kosmosie. A może naprawdę jesteśmy wyjątkowi i tylko nam stworzono takie wspaniałe warunki?