Nobel w polskiej specjalności, ale nie dla Polaków

Grzegorz Jasiński, RMF FM: Panie profesorze, na wieść o tegorocznych laureatach nagrody Nobla z fizyki czuje pan radość, czy rozczarowanie, że nie ma polskiego nazwiska?

Prof. Andrzej Udalski: Bardzo się cieszę, wydaje mi się, że to jest duże wydarzenie, że astronomowie zostali uhonorowani tą prestiżową nagrodą. Choć w ostatnich latach akurat wielu astronomów nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki otrzymywało. Bardzo cieszę się, że uhonorowane zostało szybko się rozwijające pole współczesnej astrofizyki, pole poszukiwania planet pozasłonecznych, w którym mam też przyjemność trochę działać. Myślę, że nagroda jest jak najbardziej uzasadniona, w jakimś sensie nawet spodziewana. Te dwa nazwiska to rzeczywiście są wielkie nazwiska współczesnej astronomii.

A dlaczego w takim razie nie profesor Aleksander Wolszczan i jego absolutnie pierwsze odkrycie planet, tyle że krążących wokół gwiazdy, nie przypominającej Słońca. Jak pan sądzi, dlaczego jednak nie został uwzględniony?

Trudno mi powiedzieć, ale wydaje się, że największym zainteresowaniem cieszą się poszukiwania i odkrywanie planet wokół gwiazd podobnych do Słońca. I rzeczywiście to odkrycie Mayora i Queloza było przełomem, czymś, co rzeczywiście zrewolucjonizowało poszukiwania takich obiektów. Od tego czasu nastąpił gwałtowny rozwój tego pola astrofizyki. Było to o tyle przełomowe, że oni potrafili spojrzeć spoza pewnych ograniczeń, które mamy mieszkając tu w Układzie Słonecznym. Wcześniej badaczom wydawało się, że układy planetarne powinny być podobne do naszego, a oni odkryli coś zupełnie innego. Dzisiaj wiemy, że układy planetarne we Wszechświecie są tak różnorodne, że system podobny do Układu Słonecznego nawet trudno znaleźć. Natomiast jakie dokładnie były przesłanki komitetu noblowskiego oczywiście nie wiem, specjalnie też nie chcę tego komentować.

Pan wspomniał o tym, że osobiście, wraz zespołem, bierze pan udział w tego typu poszukiwaniach. czy w związku z tym jakieś ukłucie rozczarowania było?

Nie.

Pana nazwisko też wymieniano wśród potencjalnych kandydatów.

Broń boże nie mam żadnego negatywnego uczucia. Cieszę się bardzo, że właśnie ta dwójka została uhonorowana, bo mam duży szacunek do ich osiągnięć naukowych. Zwłaszcza, że dodatkowo nie tylko mieli tę przyjemność odkrycia pierwszej planety krążącej wokół typowej gwiazdy, podobnej do Słońca, ale potem przyczynili się do ogromnego rozwoju całej dyscypliny. Budowali znakomite instrumenty, które przez długie lata, do dzisiaj zresztą, służą do odkrywania układów pozasłonecznych. Odkryli też całą masę ciekawych innych przypadków. Ich wkład w rozwój tej dziedziny jest gigantyczny.

Oni odkryli tę pierwszą planetę szczególną metodą, państwo posługujecie się zupełnie inną. Pozwolę sobie dalej trzymać kciuki, żeby ta metoda będąca polską specjalnością jeszcze się czegoś doczekała. Proszę wytłumaczyć nam te różnice. Planet można szukać różnymi metodami, można wymienić co najmniej trzy.

Oni zastosowali po raz pierwszy metodę najwcześniej proponowaną, czyli metodę spektroskopową. To jest metoda pośrednia, bo wciąż jesteśmy jeszcze daleko od detekcji bezpośredniej światła od wielu planet. Były pojedyncze przypadki, ale to dopiero rozwijający się kawałek astronomii. Metoda spektroskopowa z grubsza polegała na rejestrowaniu regularnych zmian prędkości orbitalnej układu złożonego z gwiazdy i planety. Wymaga to bardzo dużej precyzji i ich doświadczenie instrumentalne sprawiło, że byli w stanie te małe zmiany prędkości mierzyć. Co więcej, oni byli bardzo otwarci. Tego typu badania prowadziły też inne grupy, ale wszyscy się spodziewali, że układy planetarne będą podobne do naszego Układu Słonecznego, gdzie duża planeta, wywołująca największe zmiany prędkości, okrąża Słońce w ciągu 12 lat. Mayor i Queloz obserwowali dość krótko i stwierdzili, że potężna planeta krąży wokół swojej gwiazdy w ciągu trzech dni. To był przełom. Gdyby nie ta ich otwartość, to z pewnością tego odkrycia by nie dokonali. Ta metoda cały czas jest szeroko stosowana, do dzisiaj, z dużo większą teraz precyzją, niż 20 lat temu. Co do innych metod, to mamy przede wszystkim metodę tzw. tranzytów, mikro zaćmień wykonywanych przez planetę przechodzącą przed tarczą swojej macierzystej gwiazdy.

Tę metodę wykorzystywał choćby teleskop Keplera.

Tak, obecnie wykorzystuje ją inna sonda, TESS, która też poszukuje tranzytów planetarnych i odnosi pierwsze sukcesy. Natomiast pierwsze, można powiedzieć pionierskie badania w tej dziedzinie przeprowadził nasz zespół. Przez długi czas, od 2001 do 2006 roku, nawet 80 proc. znanych planet, wykazujących tranzyty, to były planety znalezione przez nasz projekt OGLE. Kolejna metoda, to metoda tak zwanego mikrosoczewkowania grawitacyjnego. To jest też metoda pośrednia i tu też mierzymy dodatkowe efekty wywołane przez planety podczas tak zwanych zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego. W ten sposób mierzymy jeszcze inne parametry tych układów, przede wszystkim dużo dalej położone układy, niż z pomocą tych wcześniejszych metod, które w zasadzie działają tylko na dość lokalnym podwórku.

Każda z tych metod w szczególny sposób pomaga szukać innych typów planet, niektóre łatwiej znaleźć jedną z nich, niektóre inną.

W przypadku tej metody spektroskopowej, stosowanej szeroko przez tegorocznych noblistów, znajdujemy głównie planety położone blisko gwiazdy, w szczególności układy z taką blisko położoną masywną planetą. To są tak zwane gorące Jowisze, najłatwiej taka planetę znaleźć, bo ona najbardziej zakłóca ruch macierzystej gwiazdy. Planety z tranzytami są zwykle także w zwartych układach planetarnych mniej więcej do odległości Ziemi od Słońca. Metoda mikrosoczewkowania grawitacyjnego pozwala z kolei odkrywać tak zwane planety zimne, krążące w odległościach przynajmniej dwa razy przekraczających odległość Ziemia-Słońce. To są takie zimne rejony układów planetarnych, w których najprawdopodobniej planety powstają. To też bardzo ciekawy obraz, dający uzupełnienie do obrazu, który otrzymujemy z misji wykorzystujących metodę tranzytów, czy spektroskopową.

Znajdywanie takich planet to nie jest tylko hobbystyczne uzupełnianie kolekcji, to także bardzo poważny przyczynek do naszej wiedzy o mechanizmie powstawania planet. Bo tu pojawiają się niespodzianki, które zmuszają do modyfikacji teorii. Choćby niedawno poinformowano o odkryciu dużej planety, krążącej wokół małej gwiazdy, co nie wydawało się możliwe.

Tego typu konfiguracja jest rzadka, choć wcześniej były już anonsowane tego typu odkrycia, zwłaszcza metodą mikrosoczewkowania. Ona zarejestrowała kilka takich przypadków. Ten przypadek, o którym pan mówi, był zarejestrowany inną techniką. Cały czas obraz powstawania planet nie jest jeszcze do końca klarowny, różnego rodzaju hipotezy się pojawiają. Wydaje się, że im większa ta próbka planet będzie znana, tym łatwiej będzie poznać mechanizmy ich powstawania i ewolucji. Do tej pory znamy ich ponad 4 tysiące.

Wszyscy zadają sobie pytanie, kiedy dowiemy się o znalezieniu planety, co do której będziemy mieli pewność, że warunki na niej teoretycznie byłyby w stanie podtrzymać życie? Czy to nastąpi dopiero, gdy teleskop Jamesa Webba pojawi się w kosmosie, czy pan profesor widzi też inne możliwości, inne szanse, może wcześniej?

Wydaje się, że rzeczywiście teleskop Jamesa Webba wprowadzi dużo nowości, dokona dużo nowych odkryć, jeśli oczywiście będzie dobrze działał. W tej chwili już sporo planet odkryto w tak zwanych sferach życia wokół swoich macierzystych gwiazd, obszarach, gdzie warunki są zbliżone do takich, jakie mamy na Ziemi. Na ogół to jednak są gwiazdy nie do końca bliźniacze ze Słońcem, więc nie do końca jest oczywiste, że na takiej planecie mielibyśmy warunki zupełnie podobne do warunków ziemskich. Natomiast z pewnością teleskop Webba i nowe techniki, które przypuszczam wreszcie będą w tej dekadzie zastosowane, miedzy innymi właśnie detekcja bezpośrednia światła od planet, pozwolą z dużą precyzja stwierdzić np. jaki jest skład atmosfery, jakie są temperatury, jakie są warunki na planetach pozasłonecznych. Wtedy z całą pewnością będziemy coraz bliżej takiego bliźniaka Ziemi.

Proszę powiedzieć jeszcze o najnowszych badaniach, o tym, nad czym pan i pański zespół pracujecie. Co w tej chwili państwa najbardziej interesuje?

Ostatnie kilkanaście miesięcy poświęciliśmy na badania jeszcze jednej kategorii planet, takich rodem z science-fiction, mianowicie planet swobodnych. To są takie planety, które z jakichś powodów zostały oderwane od swoich macierzystych gwiazd, bądź podczas powstawania swoich układów planetarnych, bądź podczas przejść innych gwiazd zbyt blisko danego układu. Wtedy, wskutek działania sił grawitacji, taka planeta mogła zostać wystrzelona poza swój macierzysty układ. Nie bardzo było wiadomo, ile takich planet jest i nasze ostatnie, staranne i takie długoskalowe obserwacje pozwoliły to oszacować. I co więcej, udało się też znaleźć pierwsze przypadki takich najbardziej prawdopodobnych kandydatów na takie małomasywne planety swobodne, które sobie gdzieś krążą po Wszechświecie. Nawiasem mówiąc to był też motor takiej najbardziej głośnej w ostatnich dniach publikacji, którą wiele pism się podniecało, że w naszym Układzie Słonecznym jest czarna dziura.

Zamiast tej planety 9.

Jak przeczytać abstrakt tej pracy, to łatwo się dowiedzieć, że została zainspirowana przez znalezione przez nas te tzw. swobodne planety, które mogą być interpretowane tak, że nie są to planety, ale takie pierwotne czarne dziury. Jedna z nich została złapana przez Układ Słoneczny. Być może jest teraz tą tajemniczą planetą 9. To takie rozważania…

Ale państwo raczej utrzymujecie, że to są planety, czy takie mikro czarne dziury?

Utrzymujemy, że to są planety. Nie jesteśmy aż takimi zwolennikami takich ekstremalnych teorii.

To, że takie planety mogą się poruszać swobodnie w przestrzeni, że nie są związane z żadnymi gwiazdami tak naprawdę nie musi oznaczać, że tam nie może być życia, bo one mogą być rozgrzewane przez wewnętrzne mechanizmy, choćby wulkaniczne. Tego też nie można wykluczyć.

Teoretycznie nie, aczkolwiek takie planety zupełnie niewidoczne, a te nasze to są raczej ciała ciemne, to są już raczej stosunkowo stare, które pewnie wyziębły. Raczej nie spodziewałbym się tam takich ekstremalnych warunków, które mogłyby pozwolić na utrzymanie rozsądnej temperatury.

Bardzo dziękuję za rozmowę. Gratuluję tego, że jesteście państwo w tym programie, który akurat teraz – najogólniej – został wyróżniony nagrodą Nobla. Trzymamy kciuki za kolejne prace, kolejne sukcesy, bo akurat osiągnięcia polskich astronomów są nieustającym powodem do dumy.

Dziękuję bardzo. Będziemy się starać jeszcze ciekawe rzeczy odkrywać.