Eksplodujący wszechświat

Bożena Kastory: Opracował pan metodę, dzięki której odkryto w naszej galaktyce czarną dziurę.
Bohdan Paczyński: Znaleziono obiekt o masie być może nawet trzydzieści kilka razy większej od masy Słońca. Zwykła gwiazda o tak dużej masie byłaby bardzo jasna. Ta zaś jest zupełnie niewidoczna. Nie wysyła żadnego promieniowania. A to jest właściwość czarnych dziur. Są to twory o tak olbrzymiej masie i gęstości, że ich siła przyciągania nie pozwala, aby cokolwiek wydobyło się z nich na zewnątrz.
- Na czym polega pana sposób polowania na czarne dziury?
- Zgodnie z teorią Einsteina każde masywne ciało przyciąga do siebie nie tylko materię z pobliskich gwiazd czy obłoków międzygwiezdnych, ale także światło. Ugina jego promienie. Można to zaobserwować. Jeśli na linii między Ziemią a jakąś daleką gwiazdą pojawi się ciężki obiekt, będzie on działał jak soczewka skupiająca, przyciągająca promienie światła z tej odległej gwiazdy. Tym samym spowoduje jej chwilowe pojaśnienie. Obserwując dalekie gwiazdy, należy szukać takich właśnie pojaśnień. Świadczą one o pojawieniu się między Ziemią a badaną gwiazdą masywnych obiektów odgrywających rolę soczewek grawitacyjnych. Czasem mogą to być czarne dziury.
- Pana metoda detekcji nie świecących masywnych ciał kosmicznych przyniosła już setki odkryć.
- Zaczęło ją stosować kilka międzynarodowych grup astronomów. Jednym z najbardziej aktywnych jest zespół zwany OGLE. To skrót nazwy realizowanego przez tę grupę projektu badań: Optical Gravitational Lensing Experiment. W skład tej grupy, kierowanej przez prof. Andrzeja Udalskiego, wchodzą astronomowie z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, a teleskop do badań znajduje się w Las Campanas Observatory w Chile. Obserwatorium to należy do Carnegie Institute w Waszyngtonie. Mamy bardzo korzystną umowę o współpracy.
- Pan również prowadzi te badania?
- Raczej doradzam, jakiego typu obserwacje należy wykonać. Polski zespół i kilka innych zauważyły łącznie kilkaset pojaśnień odległych gwiazd. Soczewką grawitacyjną skupiającą ich światło są najczęściej inne, słabiej świecące gwiazdy. Typowy czas takiego pojaśnienia to tygodnie, rzadziej miesiące. Zarówno Ziemia, jak i daleka gwiazda oraz obiekt między nimi poruszają się względem siebie i wkrótce przestają się znajdować na jednej linii. Soczewka grawitacyjna przestaje działać.
- W wypadku czarnej dziury odkrytej ostatnio zjawisko pojaśnienia trwało bardzo długo.
- Kilka lat. To absolutny rekord. Właśnie dzięki temu wiemy nieco więcej o masie ciała znajdującego się między nami a gwiazdą. Nieco więcej, ale wciąż nie wszystko. Wiemy, że możliwy jest jeden z dwu wariantów. Albo rolę soczewki odgrywał obiekt o masie stukrotnie większej niż masa Słońca, znajdujący się daleko od nas, albo był to twór zaledwie kilkakrotnie cięższy od Słońca, blisko Ziemi. Niezależnie od tego, który wariant okaże się prawdziwy, mamy podstawy sądzić, że to czarna dziura.
- Jak wiele czarnych dziur już odkryto?
- Około piętnastu o masach 5-10 razy większych od Słońca. Dotychczas jednak udawało się je wytropić tylko wówczas, gdy wokół czarnej dziury krążyła inna gwiazda. Odkryta ostatnio jest pierwszą pojedynczą, istniejącą zupełnie indywidualnie czarną dziurą. W całej Galaktyce powinny ich być miliony, może setki milionów, tylko jeszcze nie potrafimy ich wytropić.
- Bada pan kolizje czarnych dziur z gwiazdami neutronowymi, eksplozje supernowych, pulsary wirujące w szaleńczym tempie. Dlaczego interesują pana właśnie te wielkie "fajerwerki w kosmosie"?
- O spektakularnych wydarzeniach słyszy się i czyta najwięcej, bo ludzie lubią się o nich dowiadywać. Pracuję nad wieloma innymi dziedzinami, większość z nich nie jest ani tak wybuchowa, ani tak efektowna. Uwagę publiczności przyciągają jednak przede wszystkim wielkie fajerwerki.
- To jednak pan wprowadził do astrofizyki termin "hipernowa" dla najpotężniejszego z tych fajerwerków.
- Ta nazwa była używana od czasu do czasu przez różnych badaczy na określenie eksplozji jeszcze potężniejszych niż wybuchy supernowych. Do niedawna nie umielibyśmy sobie nawet wyobrazić wydarzeń o tak dramatycznej sile. Zaproponowałem wówczas, aby nazwę "hipernowa" odnosić do tego nowo odkrytego rodzaju katastrof kosmicznych. Wiemy o nich tylko tyle, że towarzyszą im niezwykle energetyczne błyski gamma.
- Jak często są rejestrowane błyski gamma?
- Najczulszym instrumentem, jaki do niedawna krążył wokół Ziemi, obserwowano mniej więcej jeden taki rozbłysk dziennie. Instrument ten nie śledził jednak całego nieba, dlatego można przypuszczać, że jest ich kilka dziennie. Można je zauważyć w najróżniejszych regionach wszechświata. W pojedynczej galaktyce wybuch taki zdarza się raz na milion lat.
- W jednej ze swoich prac sugerował pan, że błyski gamma mogą być rezultatem agonii bardzo masywnych gwiazd.
- Dziś wiemy na ten temat więcej. Obserwacje pokazują, że zdarzają się one najczęściej w takich miejscach odległych galaktyk, gdzie widać gwałtownie powstające nowe gwiazdy.
- Czyli nie tam, gdzie umierają, ale gdzie się rodzą?
- Gwiazdy masywne żyją tak krótko, że umierają najczęściej tam, gdzie powstały, nie zdążą się przemieścić. A ponieważ skądinąd wiadomo, że śmierci masywnych gwiazd towarzyszą gwałtowne eksplozje, można sądzić, iż błyski gamma są związane z agoniami ciężkich gwiazd.
- Od 20 lat jest pan profesorem Princeton University. Kiedy zdecydował się pan wyemigrować?
- Myśmy się właściwie nigdy z Polski definitywnie nie wyprowadzili. O pozostaniu w Princeton zdecydował przypadek. Dokładnie 20 lat temu jesienią wyjechałem z rodziną na rok do Caltech w Kalifornii. Trzy miesiące później w Polsce ogłoszono stan wojenny. W Princeton zaproponowano mi stanowisko profesora. Mieliśmy zamiar zostać dwa, trzy lata. Po dłuższym czasie jest coraz trudniej zdecydować się na wyjazd.
- Jak pan ocenia warunki pracy na uniwersytecie amerykańskim?
- Są o wiele lepsze niż w Polsce. Na początku jednak bardzo przeszkadzał mi brak asystentów. W systemie amerykańskim asystentów zastępują doktoranci, którzy przychodzą i odchodzą. Co więcej, w Princeton jest regułą, że większość doktorantów pracuje z jednym profesorem tylko pół roku. To nie pozwala na dłuższą współpracę. Nie ma ciągłości. Częściowo z tego powodu, a po części z powodów sentymentalnych skończyło się na tym, że przytłaczająca większość moich współpracowników jest w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego, a nie tutaj. Sugeruję pewne projekty, rodzaj obserwacji. Dzięki moim kontaktom mogę kolegom z Warszawy ułatwić współdziałanie z innymi grupami, a jednocześnie mam wieloletnich współpracowników, o jakich mógłbym tylko marzyć w Stanach Zjednoczonych.
- Wybrał pan to, co najlepsze z obu światów?
- Myślę, że udało mi się zrobić karierę w Stanach Zjednoczonych między innymi dlatego, że zawsze szukałem optymalnego sposobu działania. Nie miałem też żadnych powodów do narzekania na warunki pracy w Warszawie.
- Wybiera się pan do Polski na zjazd astronomów. Będzie pan przedstawiał własne badania?
- Jadę głównie po to, żeby spotkać się z kolegami astronomami. Zależałoby mi też, aby znaleźć sposób na uczynienie astrofizyki dziedziną atrakcyjną dla polskich licealistów podejmujących decyzje o wyborze studiów. Mało osób zdaje sobie sprawę, że w Polsce takiej, jaką jest obecnie, można z powodzeniem uprawiać astronomię na najwyższym światowym poziomie. Polski projekt OGLE jest w tej chwili najlepszy na świecie nie dlatego, że Amerykanie nie próbowali zrobić tego samego. Próbowali, ale po iluś tam latach musieli zrezygnować. A polscy astronomowie poszli szybko do przodu. Jeżeli ludzie są intelektualnie sprawni, potrafią osiągnąć sukces nawet przy pewnych niedogodnościach. Dlatego warto rozważyć robienie w Polsce kariery w astronomii.