Treść
5. Znów
galaktyki eliptyczne i próba uogolnień.
6.
Galaktyki aktywne.
7. Ruchy
gwiazd w Galaktyce.
8. Jak
powstały gromady kuliste.
9.
Geneza pierwiastków superciężkich.
5. Znów galaktyki eliptyczne i próba uogolnień.
Wróćmy do galaktyk eliptycznych. Jak już
wspomniałem, w kontekście opisu erupcji biegunowej, rzeczą realną, a może nawet
oczywistą jest przypuszczenie, że nawet na samym początku były one obiektami o
symetrii w przybliżeniu kulistej, dosyć gęste gwiazdami i gazem (wodór, hel). Można
też sądzić, że także w nich dojść musiało do wybuchu, nie koniecznie w kierunku
osi obrotu. Grawitacja, mimo rotacji, robiła swoje. Materia pełna gwiazd
opadała ze wszystkich stron, nie tylko biegunowo. Dodajmy, że także
niedokładnie radialnie z powodu obrotu całości (coraz bardziej intensywnego) i cyrkulacji materii. Obiekt się kurczył, w szczególności wskutek napierania
warstw zewnętrznych ku środkowi. Gęstość materii w centrum rosła. Wraz z tym
warto zauważyć, że grawitacja, im głębiej wewnątrz obiektu, tym
jest słabsza, gdyż określa ją wyłącznie masa materii znajdującej się poniżej
(masa warstw powyżej nie ma wpływu na natężenie pola grawitacyjnego). Materia powyżej wywierała jednak ciśnienie ku
środkowi, powodując zagęszczanie się materii w
centrum. Rosło
więc natężenie pola na
kurczącej się powierzchni obiektu. Wraz z tym, przy
odpowiednio dużej (wciąż rosnącej) gęstości (koncentracji) materii w samym
centrum, narastał stopniowo, niedobór masy grawitacyjnej, który hamować musiał wzrost natężenia pola na powierzchni. Jak wiemy, niedobór masy układu w przypadku dwóch
identycznych (dla prostoty) ciał jest proporcjonalny do kwadratu ich masy (z
iloczynu mas), a odwrotnie do ich wzajemnej odległości. Można więc wysnuć
przypuszczenie (niech ktoś sprawdzi rachunkiem – mi się nie chce), że gęsty i
bardzo masywny obiekt, jak na przykład jądro galaktyki, ma stosunkowo duży niedobór
masy, w związku z bardzo dużą
koncentracją materii w samym środku, nawet jeśli jego średnia gęstość nie jest wielka. Wraz z tym, nic nie stoi
na przeszkodzie, by był zamknięty przez horyzont grawitacyjny. Ale to już inna
sprawa. To
musiało osłabiać (coraz bardziej) zapaść grawitacyjną obiektu.* Wszystko to prowadziło do (może
nawet dość szybkiej) stabilizacji układu. Objętość obiektu
powinna więc maleć coraz wolniej. Wreszcie osiąga on swą „docelową”
objętość (jeśli nie brać pod uwagę stałych
oscylacji, o których już była mowa wcześniej i jeszcze będzie poniżej). Tak można przedstawić
rzecz pod warunkiem nieuwzględnienia
tego, że materię tę stanowiły ukształtowane już gwiazdy.
*) Tu,
jak widać bazuję na koncepcji dualności grawitacji.
A jeśli uwzględnimy? To trzeba się liczyć z tym, że tu, czy tam dochodziło do zderzeń gwiazd lub ich
zbiorowisk choćby na skalę lokalną.
Można też oczekiwać, że materia w samym centrum,
dziś nie jest już zbiorem gwiazd. Jeśli na samym początku obiekt
tworzyły wyłącznie gwiazdy [Nie biorąc pod uwagę gazowego środowiska
wodorowo-helowego, raczej rzadkiego w związku z dużym zagęszczeniem gwiazd już
w momencie wyodrębniania się obiektu], to na pewnym etapie w jego centrum
zachodzić musiały dość intensywne przemiany energetyczne, spowodowane
grawitacyjnym kurczeniem się obiektu, a związane z przemianami na poziomie jąder atomowych. Oto, co mogło się tam, w centrum, dziać. Zagęszczenie
gwiazd w centrum wzrastało. W pewnym momencie, w związku z symetrią (radialną)
obiektu, dojść mogło do „zlania” się gwiazd [Nie zderzenia,
gdyż w takim ośrodku wzajemne siły przyciągania były w znacznym stopniu
skompensowane (przyciąganie ze wszystkich
stron, a więc i od tyłu).] przybywająch stopniowo zewsząd – utworzenia się w centralnej części jakby gigantycznej gwiazdy o masie, powiedzmy, że setek milionów mas słonecznych. Jednak przebiegało to dużo spokojniej,
niż w
obiekcie pregalaktycznym niesymetrycznym i nie rotującym. [Tam była mowa o zderzeniu przeciwbieżnych strumieni
milionów gwiazd, co doprowadziło do powstania,
jak pamiętamy, ramion spiralnych.] Mimo wszystko procesy zachodzące w tej gigantycznej gwieździe przebiegały
bardzo szybko, nawet wybuchowo. Wiemy, że gwiazdy masywne ewoluują szybko, a co
dopiero „gwiazda” o masie milionów Słońc. Natężenie promieniowania naszej proto-galaktyki jako całości, mimo wszystko musiało więc wydatnie (i dość szybko) wzrosnąć w związku ze
zwiększoną intensywnością przemian jądrowych – pod większym, niż w pojedyńczej
gwieździe ciśnieniem i wobec ogromnej masy. Spowodować to mogło też wydatny wzrost rozmiarów całej
galaktyki. Czy
to wystarczy, aby obiekt, tak przecież odległy, mógł być obserowowany? Może widać go jako jedną z form
galaktyk aktywnych? Warto
sprawdzić pod kątem tego przewidywania.
Proces syntezy jądrowej
w centrum tej
gigantycznej „gwiazdy”, w związku z
ogromną jej masą, trwać musiał stosunkowo krótko (ewolucja gwiazd masywnych przebiega znacznie szybciej). Do wybuchu spektakularnego, na przykład rozsadzenie galaktyki, jednak nie doszło z powodu ogromnego ciśnienia ku
środkowi materii warstw wyższych,
działającego symetrycznie ze wszystkich stron. To nie supernowa. Wydostać się mogły na zewnatrz, oprócz
promieniowania, intensywnego bardziej lub mniej, tylko znikome ilości utworzonej w jądrze materii metalicznej. Patrząc na galaktyki eliptyczne,
zauważyć bowiem można, tu, czy tam, pasma ciemnej, to znaczy nie świecącej materii (chyba) pyłowej. Pasma te dominować powinny w
części równikowej w związku z rotacją galaktyki i ich stosunkowo dużą
bezwładnoscią.
Wraz z tym, jak już wspomniałem, rozmiary galaktyki w jakimś stopniu,
nawet wydatnie, powiększyły się. Materia jądra galaktyki, w tym utworzone
pierwiastki ciężkie, pozostała w centrum. Gwiazd już tam nie ma. Gwiazdy warstw
powierzchniowych, w ogromnej większości należą do drugiej, starszej populacji.
Nie uczestniczyły bowiem w tym, co miało miejsce gdzieś tam głęboko. Można
przypuszczać, że znaczna część materii jądra galaktyki, dziś zamknięta jest
przez horyzont grawitacyjny. O klasycznym czarnodziurowaniu (w dzisiejszym zrozumieniu) raczej nie
było mowy. A gdyby..., to z tej galaktyki chyba niewiele by już pozostało –
mielibyśmy mniej roboty (pomijając to, że raczej nie zaistnielibyśmy pomimo, że mieszkamy w galaktyce spiralnej).
Dziś
patrząc na galaktyki, także eliptyczne, jak powyżej
wspomniałem, dostrzec można gdzie niegdzie wystrzępienia nieprzejrzystej
i nie promieniującej materii. Jest jej jednak stosunkowo mało. Galaktyki
eliptyczne, sądząc po wynikach obserwacji, w zasadzie zawierają wyłącznie
gwiazdy stare i niezbyt masywne. W każdym razie ich warstwy powierzchniowe,
których promieniowanie dociera do nas.
Mowa tu o gwiazdach
niezbyt masywnych, przeważnie drugiej populacji – tych,
które powstały jeszcze zanim rozpoczął się proces wyodrębniania pregalaktyk.
Zatem twierdzenie, że pierwsze gwiazdy były bardzo masywne (tylko po to, by
było wśród nich dużo supernowych do produkcji pierwiastków ciężkich – pobożne
życzenie, raczej mija się z prawdą. Także gwiazdy stare w naszej Galaktyce są
na ogół mniej masywne. Jak to wytłumaczyć? Otóż bardzo gęsty obłok materii
gazowej w tych dawnych czasach, w ktorym tworzyły się pierwsze
gwiazdy, był bardziej jednorodny, niż
ramiona spiralne, będące produktem „spalania” (dymy). Dziś zgęszczenia materii
gazowej (i pyłowej) występują gdzieniegdzie, a zewnętrzne siły przyciągania
(odciągające materię) nie działają ze wszystkich stron. Mogą więc się tworzyć
gwiazdy o wielkich masach.
Mało jest w galaktykach eliptycznych pyłów, mało też gazów w przestrzeni
międzygwiazdowej, szczególnie w warstwach
zewnętrznych, tych widocznych. [W dodatku, pierwotnie, tam, gdzie gaz był gęstszy, tworzyło się więcej gwiazd,
pozostało więc mniej gazu (wodoru i helu) – tam, jak już wcześniej
stwierdziłem, utworzyły się galaktyki eliptyczne.] Opisana tuż powyżej dynamika grawitacyjnego
kurczenia się obiektu mogłaby być z tym spójna.
Obserwując obiekty bardzo odległe, chyba
będzie można rozróżnić pomiędzy kwazarami, z których uformują się galaktyki
spiralne, a kwazarami będącymi w
zasadzie już galaktykami eliptycznymi. Te pierwsze widzimy jako obiekty
punktowe, gdyż nawet jeśli dymy już uformowały ramiona spiralne, to w nich
jeszcze nie utworzyły się gwiazdy pierwszej populacji – widać tylko jądro. Te
drugie od samego początku powinny być wizualnie obiektami
rozciągłymi przestrzennie. Rozkład ich powierzchniowej jasności powinien mieć
charakterystyczne maksimum w środku, inne, niż obiekt elipsoidalny jednorodny.
Chodzi o intensywne promieniowanie jądra, wydostające
się na zewnątrz. Rozkład promieniowania wzdłuż
średnicy (maksimum w środku) spowodowany jest bowiem także promieniowaniem
jądra galaktyki, które przenika przez warstwy zewnętrzne. [Gdyby nie
przenikało, to galaktyka nadymałaby się, aż do momentu, w którym warstwy te
stałyby się przejrzyste. Chyba właśnie to się stało, a my widzimy te galaktyki
już po tym wszystkim.]
Istnieją też galaktyki o kształcie
elipsoidalnym (a częściej soczewkowatym), w których nawet wyraźnie, w części
równikowej, widać „dymy po fajerwerkach”. Tam musiał więc nastąpić wybuch na
sporą skalę, w dodatku nie w pełni symetryczny. Wszak był to obiekt na razie
młody i nie w pełni ukształtowany. Wybuch ten mógł więc mieć wpływ na szybkość
rotacji całego obiektu, a wiec i na jego kształt. Jak widać, mamy wprost
oczywistą przyczynę zróżnicowania kształtów galaktyk, w szczególności tych
spiralnych – niektóre z nich z wyglądu wprost przypominają do złudzenia
galaktyki eliptyczne, a różnią się tym, że materii
metalicznej na zewnątrz jest stosunkowo dużo, gdyż eksplozja przebiła się przez
(widocznie mniej) grubą warstwę gwiazd starych.
Można przypuszczać, że te wybuchy z
poprzedniego akapitu są zjawiskiem pierwotnym. Mogły one bądź przyśpieszyć,
bądź też przyhamować pierwotną rotację obiektu, bo przecież obiekt nie musiał
być idealnie symetryczny. Niektóre galaktyki powinny były rotować stosunkowo
szybko. Dopiero wtedy zajść mogła erupcja biegunowa. Zatem, erupcja biegunowa,
wbrew temu, co mogły sugerować wywody wcześniejsze (cóż, dynamika narracji), ma chyba charakter wtórny:
spowodowana jest, zgodnie z hipotezą wysuniętą wcześniej, przez odbicie
kolapsującej i wybuchającej materii gwiazd, opadającej
wzdłuż osi rotacji. Potwierdzeniem tego byłaby spora liczba zdjęć galaktyk
eliptycznych, posiadających strugi materii, ukierunkowane biegunowo, sądząc po
kształcie galaktyki. Należy jednak zaznaczyć, że także w przypadku galaktyki
spiralnej o stosunkowo dużej masie, nastąpić mogła erupcja biegunowa wtórna,
już po erupcji „równikowej”, która uczyniła wcześniej obiekt galaktyką
spiralną. Przecież samo jądro galaktyki spiralnej rotować może dosyć szybko.
Jego rozmiary powinny być stosunkowo małe – przyśpieszenie rotacji spowodowane musiało być przez wtórną zapaść grawitacyjną,
a wytrysk mógł nastąpić jeszcze przed jego zamknięciem się pod horyzontem
grawitacyjnym. Jeśli stało się to także z naszą Galaktyką, to być może do
wykrycia jest jakieś szczątkowe promieniowanie radiowe biegnące z obszarów
sąsiadujących z osią Galaktyki.
Wydaje mi się, że opis powyższy jest dosyć
koherentny, w każdym razie wskazuje na dość obiecujący kierunek dla dalszych
przemyśleń (a także badań empirycznych, w celu wykluczenia tej możliwości –
falsyfikowalność). Potwierdzałoby to więc zasadność rozważenia eksponowanych tu
przypuszczeń dotyczących przebiegu zapaści grawitacyjnej, w szczególności
istnienia opychania grawitacyjnego. Model bazujący na tym i przedstawiony tu,
ma, w mym subiektywnym odczuciu, spore szanse być bliskim rzeczywistości. Być
może jego akceptowalność potwierdzą dalsze badania. Na razie stanowi on wyraźną
elternatywę dla modelu upatrującego przyczynę „jetów” w obecności czarnej
dziury.
Jedna z teorii zakłada, że galaktyki eliptyczne powstały w wyniku zderzeń galaktyk
spiralnych, a więc z ich połączenia. Galaktyki spiralne stanowiłyby formę wyjściową, pierwotną. Tu rozważa się rzecz w zasadzie
tylko od strony mechanicznej, a symulacje komputerowe biorą na ogół pod uwagę
tylko ten aspekt. [Oczywiście nie wszyscy
tak sądzą, ale i ten pogląd podzielają niektórzy astronomowie.] Ale to trochę dziwne (pomimo istnienia pięknych symulacji
komputerowych). Przede wszystkim (była już o tym mowa), skąd wzięła się w
ramionach galaktyk spiralnych materia zawierająca pierwiastki ciężkie – ramiona
są jej głównym rezerwuarem. Symulacje na ogół
nie w tym rewirze.
Mój
model wyjaśnia to w prosty sposób, bez nadmiaru kombinacji i sztuczek
łatających niezborność. Jeśli galaktyki spiralne mają stanowić formę pierwotną, to
powinny były zawierać na początku w całości wyłącznie wodór i
hel, a dziś w dysku powinny dominować gwiazdy
stare, co nie jest zgodne z obserwacją. [Przypomnijmy
sobie też spostrzeżenie, że na pewnym etapie liczba gwiazd była stosunkowo
mała, a potem tworzyć się zaczęły gwiazdy już pierwszej populacji (zasobne w
metale). Dlaczego mała pomimo, że zaczęły się tworzyć już 200 milionów lat po
WW? Jedynym wytłumaczeniem jest proces opisany w pierwszej części tego eseju,
prowadzący do uformowania się ramion spiralnych.] W dodatku, gdyby galaktyki eliptyczne były
wynikiem połączenia galaktyk spiralnych, posiadać powinny sporo gwiazd młodej
populacji (te tworzą się przecież w ramionach spiralnych). Z obserwacji wynika,
że w galaktykach eliptycznych dominują gwiazdy stare drugiej populacji.
Ale nie dość na tym. Otóż, by powstały
liczne galaktyki eliptyczne, musiałoby połączyć się ze sobą (parami) sporo (tych ponoć
pierwotnych) galaktyk spiralnych. W tym celu musiałyby się one do siebie
zbliżać, prawie że masowo, zbliżać się jeszcze wtedy, gdy były proto-galaktykami – ich koncentracja była
jeszcze bardzo duża, powiedzmy, że miliard, półtora miliarda lat po Wielkim
Wybuchu. A przecież Wszechświat ekspanduje, a w tych
czasach tempo ekspansji było dużo wieksze niż dziś.
Jak miały więc się ze sobą łączyć (zbliżać do siebie)? Przecież już wiemy, skąd
się biorą ruchy własne galaktyk. W pierwszej części tego
eseju uzasadniłem sąd, że ruchy własne pregalaktyk nie mogły wówczas istnieć,
gdyż przyczyną tych ruchów (własnych) były erupcje niesymetryczne (odrzut)
materii. Wszystkie bez wyjątku oddalały się przecież wzajemnie, zgodnie z
prawem Hubble'a, stanowiąc główną ekspozycję ekspansji globalnej. Zatem, skąd zderzenia? Wraz z tym tłumaczenie ruchów
własnych wyłącznie lokalną grawitacją jest sporym uproszczeniem, nie koniecznie
adekwatnym ze stanem faktycznym. Zgodnie z proponowanym tu modelem wyodrębniania się pregalaktyk, przyczyną tego
zjawiska było istnienie grawitacyjnych sił spójności w ośrodku tworzonym przez
gwiazdy, a wraz z tym rozszerzanie się wszechświata (już pomijając rolę ciemnej
materii i tego, że istniały już obszary pustki). Opisałem to w pierwszej części tego eseju.
Dodajmy
do tego, że największe z galaktyk eliptycznych, na ogół wyraźnie masywniejsze
od naszej Galaktyki, znajdują się w
centralnych częściach gromad. Tam materia była, ze
zrozumiałych powodów, bardziej skondensowana, niż na peryferiach. Byłoby to konsystentne z
proponowanym tu (w części pierwszej) modelem. W dodatku, tam powinno być najwięcej ciemnej materii. Tam więc zbierało się
najwięcej materii (zwykłej). Mamy więc stosunkowo proste wyjaśnienie
tego co się obserwuje. Klasyczne modele
bazują właściwie na klasyfikacji hubblowskiej mającej raczej wyłącznie
charakter wizualny. W mojej propozycji uwzględniona została z jednej strony dualność grawitacji, a z drugiej zakładana obecność ciemnej materii, która
w mych pracach nie jest przecież czymś tajemniczym, nie jest już bytem deus ex
machina. Patrz w szczególności artykuł drugi z
serii poświęconej plankonom.
Ale mimo wszystko, dajmy na to, że galaktyki eliptyczne powstały z połączenia dwóch galaktyk
spiralnych. Jak więc miałyby się połączyć takie dwie galaktyki spiralne, by
otrzymać eliptyczną? Czy powinny obracać się w przeciwne strony, czy też w tę
samą stronę? Jeśli w przeciwne, to nowo powstała galaktyka (powiedzmy, że
prawie) nie obraca się, a wtedy dojdzie do eksplozji (w wyniku zapaści materii)
i powstanie nowa, jeszcze większa galaktyka spiralna, w wyniku wybuchów jak w
bani Herona. Jeśli w tę sama stronę, to nowy obiekt w dalszym ciągu będzie
galaktyką spiralną. To w bardzo dużym uproszczeniu i na chłopski rozum, ktorego
nie radzę lekceważyć. Symulacje komputerowe? To dobre narzędzie, ale wszystko
zależy od tego, co damy na wejściu. Zabawa dużych chłopców. Za moich szkolnych czasów na
przerwach graliśmy w cynbergaja symulując mecze piłki nożnej. Każda przerwa, to poważny turniej. A stoliki z wyrytymi oznaczeniami
bramek... Byli czasy.
Śmiem przypuszczać, że model zaproponowany przeze mnie, inny niż
dotąd kierunek dociekań (choćby jako
alternatywa do odrzucenia), jakoś przybliża moment, w którym uzyskamy pełne
zrozumienie procesów, które w ostatecznym rezultacie doprowadziły do
uformowania się znanych nam (z obserwacji) galaktyk. Ale do pełnego zrozumienia
tej kwestii jeszcze dosyć daleko, choć wyniki niedawnych
badań wskazują wyraźnie na to, że rzeczywiście
duże galaktyki eliptyczne zawierają (a właściwie eksponują)
prawie wyłącznie stare gwiazdy, że w nich procesy gwiazdotwórcze już prawie nie zachodzą. Badania
przeprowadzono z użyciem teleskopu WIYN w Kitt Peak National Observatory w Arizonie, a także z
pomocą teleskopu obserwatorium w Chile. Zatem
trudno oczekiwać, by miały powstać z połączenia galaktyk spiralnych, pełnych już młodych
gwiazd. Teza taka byłaby po prostu absurdem.
Nie ma też zbytniego uzasadnienia teza (także przyjmowana), że wielkie galaktyki
eliptyczne utworzyły się w wyniku pochłaniania mniejszych. Być może rozmiary
widome tych galaktyk zróżnicowane są nie tyle z powodu różnej zawartości materii, co z powodu pulsacji
objętościowych. Z
tego powodu pulsująco zmieniają się także ich masy grawitacyjne (grawitacja dualna). Nie widzimy tych pulsacji tylko dlatego, gdyż są bardzo powolne: okres
pulsacji wynosić może dziesiątki milionów lat. Napomknąłem już o tym.
Na
zakończenie warto wspomnieć o obserwacyjnym spostrzeżeniu istnienia związku masy i
wieku galaktyk eliptycznych. Sądząc po red-shifcie tych galaktyk, istnieje
związek ich masy z wiekiem (tak to się określa), w sensie zaawansowania ewolucyjnego, wieku Wszechświata tam, w naszych
oczach. One są od nas młodsze, w nich widzimy przeszłość tym odleglejszą, im są
dalej od nas. Przy tym wielkie rozmiarami galaktyki znajdują
się dalej, więc są ewolucyjnie młodsze, natomiast te
przestrzennie (i ewolucyjnie) nam bliższe są rozmiarami mniejsze. Czy to automatycznie oznacza, że wszystkie te mniejsze powstały
później, że ich masa jest mniejsza na przykład z powodu mniejszej gęstości
materii w czasach późniejszych? Nie koniecznie. [Przyjmijmy, że ich
masę można wyznaczyć na podstawie ich ruchów, nie tylko rozmiarów.]
Dlaczego są mniejsze? Czy dlatego, gdyż jest tam mniej materii (powstały później)? Nie
koniecznie. Chodzi o to, że gdy promieniowanie odśrodkowe
(była o tym mowa powyżej) galaktyk eliptycznych (stopniowo) osłabło, materia
ich jąder znów zaczęła się zagęszczać, aż do stanu równowagi. Materia w jądrach
tych galaktyk zagęściła się. Galaktyki skurczyły się, a ich masa (grawitacyjna)
w sposób wydatny zmalała (opisałem to powyżej zwracając
uwagę na możliwość pulsacji). Jednak wcale nie oznacza to mniejszej
zawartości materialnej. Po prostu, galaktyki te dawniej były
rozmiarami większe, a wszystkie jako pregalaktyki powstały w tym samym
czasie (opisałem to w pierwszej części).
Jak widać, opis bazujący na
dualności grawitacji, stosunkowo dobrze wyjaśnia wiele faktów obserwacyjnych,
wśród nich także te do dziś nie wyjaśnione (gdyby nie liczyć hipotez roboczych,
niejednokrotnie z całą powagą bałamutnych i zaprzeczających
sobie).
6. Galaktyki
aktywne
Zanim przejdziemy do meritum
warto jeszcze raz zerknąć na kwazary, obiekty najodleglejsze, najmłodsze biorąc
pod uwagę procesy w nich zachodzące, ich zaawansowanie ewolucyjne i czas jaki reprezentują
sobą. Interesujące, że zdecydowaną większość stanowią kwazary, których redshift wynosi 2-2,5.
Odpowiada to odległości 12-13 miliardów lat świetlnych. Bliżej jest ich coraz mniej, za to coraz więcej galaktyk bardziej podobnych do tych z naszego otoczenia – wraz ze
zmniejszaniem się odległości. Dalej,
choć ich liczba w miarę odległości spada, stanowią kwazary
grupę coraz bardziej znaczącą, a nawet dominującą. Zaobserwowana tendencja gęstości zliczeń kwazarów
nosi nazwę ewolucji kosmicznej kwazarów. Jak na razie nie udało się w
sposób zadawalający wytłumaczyć tego. Traktowanie kwazarów jako ewoluujące
obiekty protogalaktyczne, wyjaśnia rzecz w sposób naturalny. Kontynuacją
ewolucji kwazarów są właśnie galaktyki aktywne, które znajdują się na ogół
bliżej (a nawet znacznie bliżej) niż kwazary. Jak na razie nie wszyscy dostrzegają
tę „historyczną” ciągłość i genetyczną więź galaktyk aktywnych z kwazarami. Podejście redukcjonistyczne, traktowanie z osobna każdego typu bez
powiązania z całością i bez uwzględnienia faktoru ewolucji, jest przyczyną
trudności. W skrajnym przypadku na przykład specjalista od galaktyk Seyferta
niewiele ma do powiedzenia o kwazarach.
Można przypuszczać, że dziś pozostałością po
burzliwym okresie przemian, w wyniku których uformowały się dzisiejsze
galaktyki, jest aktywność ich jąder. Patrząc ku
obiektom widmowo coraz bliższym (bardziej zaawansowanym ewolucyjnie) zauważamy, że liczba kwazarów ustępuje na rzecz galaktyk,
znanych nam ze zdjęć. Obiekty wyróżniające się, to znane nam
galaktyki aktywne. Będzie jeszcze o tym mowa. Na myśli mam także pulsacje
objętościowe obiektów posiadających już symetrię kulistą, w tym jąder galaktyk
spiralnych. Tego jednak nie jesteśmy w stanie bezpośrednio zauważyć, gdyż okres
takich pulsacji powinien być dosyć długi, zważywszy na sporą masę tych
obiektów. Optycznie jądra wszystkich (powiedzmy, że
spiralnych) galaktyk wyglądają tak samo. Ich aktywność nie polega na samym
świeceniu. A jeśli to świecenie zmienia się, to bardzo powoli (jak na
nasz gust). Jądro naszej Galaktyki nawet nie jest bezpośrednio
(optycznie) widoczne, gdyż zasłaniają je formacje materii nieprzeźroczystej.
O objętościowych pulsacjach jądra naszej Galaktyki
mógłby świadczyć cykl 26 milionów lat, o którym była już mowa.
Sądząc po powyższym opisie, nie można
wykluczyć istnienia w okolicach jądra, lokalnych zgęszczeń materii,
wyróżniających się w „okularze teleskopu” szczególnymi własnościami ich
promieniowania. Przykładem bardzo dziś znanym jest obiekt: Sagittarius A*. Nie
ma to jednak wpływu na ogólny widok. Dla obserwatora widoczne centra galaktyk
są wprost (wizualnie) podobne do gromad
kulistych (gdyby pozbawić je ramion spiralnych).
Skąd intensywność ich świecenia, wyjaśnię w eseju poświęconym
czarnym dziurom.
Tu
warto zwrócić uwagę na wspomniane powyżej słynne już źródło Sagittarius A*,
mające być prawie namacalnym dowodem istnienia czarnej dziury. Obserwacyjnie
umieszcza się je w centrum, tuż przy jądrze Galaktyki, a rozmiary jego są niewielkie, rzędu 10
minut świetlnych (odleglość Ziemia-Słońce wynosi ok.
8,3 minuty świetlnej).
Masę tej (zgodnie z powszechnym sądem) „czarnej dziury”
szacuje się na ok. 4 miliony mas Słońca. Wyznaczono
ją z obserwacji ruchu gwiazd okrążających ten obiekt. Okolice tego obiektu charakteryzują się
ogromnym zagęszczeniem gwiazd – tysiące gwiazd na parsek sześcienny. Z tego
powodu dochodzić może sporadycznie do zderzeń. Z całą pewnością dużo jest też
materii gazowo-pyłowej, opadającej ku centrum obiektu. Tym tłumaczy się cechy
promieniowania docierającego stamtąd do nas. W
gruncie rzeczy optycznie obiekt nie jest widoczny (jest zasłoniety), jest
jednak źródłem intensywnego promieniowania radiowego, widoczny jest w
podczerwieni. Dzięki teleskopowi Chandra odkryto też zmienne promieniowanie
rentgenowskie (częste rozbłyski). W okolicach obiektu zaobserwowano intensywny
ruch materii. Dane obserwacyjne skłoniły uczonych do przypuszczenia, a nawet
przekonania, że chodzi o supermasywną czarną dziurę. Osobiście przychylałbym
się do sądu, że chodzi o obiekt grawitacyjnie zamknięty, choć po „newtonowsku”**. Samo jądro Galaktyki powinno być
oczywiście znacznie większe tak pod względem rozmiarów, jak i masy. Nasuwa się
stąd naturalny wniosek, że jest ono obiektem grawitacyjnie zamkniętym (zgodnie
z moim roboczym postanowieniem, także po newtonowsku). Sądząc po tym można konkludować, że także nasza Galaktyka może być
zaliczana do galaktyk aktywnych. Inna sprawa, że skala tej aktywności nie jest
już wielka.
**) Co to takiego? Przy założeniu
istnienia kresu górnego prędkości (c), czysto newtonowską drogą i po
szkolnemu, dochodzimy do wzoru na promień horyzontu grawitacyjnego,
wyprowadzony przez Schwartzschilda na bazie OTW. Tak można określić czarną
dziurę „newtonowską”. Tutaj oczywiście nie chodzi o zakrzywienie przestrzeni
(sprawy nie rozważa się w kategoriach geometrycznych), a także nie o
grawitacyjną dylatację czasu. Wcześniej wykazaliśmy, że gęstość średnia obiektu zamkniętego przez horyzont
grawitacyjny jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu jego masy. Oznacza to,
że jeśli obiektem zamkniętym jest jądro galaktyki o masie np. miliarda gwiazd
takich, jak Słońce, to średnia gęstość takiej „czarnej dziury” równa jest około
0,02 g/cm^3, a więc jest stosunkowo mała. Jeśli w dodatku uwzględnimy dualność
grawitacji, to skonstatujemy, że materia tam wcale nie musi posiadać cech
osobliwych, a jej własności wcale nie muszą być „niemożliwe do opisu”, nawet
jeśli skupia się w jądro o stosunkowo małych rozmiarach (i odpowiednio dużej
gęstości, zbliżonej do gęstości jądra atomowego). Ponad nim mielibyśmy pustkę
(poniżej horyzontu), ściągającą materię zzewnątrz. Stąd bierze się intensywne,
stabilne promieniowanie wysyłane przez jądra galaktyk, stąd duża ich jasność i
duża luminancja. Można (już na marginesie) dodać, że to niewielkich już
rozmiarów jądro pulsuje, gdyż kiedyś musiało się zapadać. Pulsuje pod
warunkiem, że istnieje odpychanie grawitacyjne. Wtedy też oscyluje natężenie
pola grawitacyjnego. Okres tych oscylacji, w związku ze stosunkowo dużą masą
obiektu, może sięgać milionów lat. A może wynosi 26 milionów lat?
Wróćmy
do opisu procesów, w wyniku których powstała galaktyka spiralna. Zauważmy, że sam efektowny wybuch (a
właściwie seria wybuchów), który spowodował powstanie ramion spiralnych, nie
kończy sprawy. Czas erupcji materii z jądra obiektu (czas fazy kwazara),
stwierdziłem już to, jak na skalę kosmologiczną, był stosunkowo krótki. Wskazują na to cechy morfologiczne halo
galaktycznego, w szczególności cechy gromad kulistych (o
tym jak one powstały, właśnie podczas tworzenia się ramion spiralnych będzie mowa później). Co z
tego pozostało, to materia (świecąca wyłącznie nielicznymi gwiazdami drugiej
populacji, wraz z gromadami kulistymi, tworzącymi sferyczne halo galaktyki),
która w skutek narzuconej wybuchem rotacji uformuje się w to, co dziś nazywamy
ramionami spiralnymi. Tam uformują się gwiazdy pierwszej populacji, a sam
obiekt ujawni się oczom obserwatorów jako galaktyka spiralna.
Zauważmy, że prędkość obiektów tworzących ramiona spiralne (nawet
jeszcze nie gwiazd), jest wieksza, niż by to miało wynikać z rozważań czysto
mechanicznych na bazie grawitacji newtonowskiej. Swego czasu Moti Milgrom
wprowadził modyfikację prawa newtonowskiego (MOND), by zauważone niedopasowanie
wyjaśnić. Chciał obejść się bez ciemnej materii, która do dziś sprawiać może
wrażenie bytu „ponad potrzebę”. Bez powodzenia. Chyba jednak ciemna materia. Ale, czy chodzi wyłącznie o ciemną materię? Przecież
dymy z hipereksplozji (tworzące ramiona spiralne), w jej wyniku, uzyskały sporą
prędkość, nie mającą przecież nic wspólnego z uwarunkowaniami centralnego pola
grawitacyjnego. Mamy tu więc dodatkowy faktor, niezbędny dla opisu zachodzacych
zjawisk – dla wyjaśnienia danych obserwacyjnych. Chodzi
więc o ruch stanowiący pozostałość po erupcji, w wyniku której powstały ramiona
spiralne. Pośrednio dane te
potwierdzają więc mój model, wyjaśniają zjawisko kwazara, wyjaśniają, dlaczego
ramiona spiralne pełne są materii mineralnej zawierającej wszystkie pierwiastki,
wśrod nich nawet te super ciężkie (jak się potem przekonamy).
Co do ruchów w skali gromad galaktyk, wyjaśniałbym je przede wszystkim
działaniem ciemnej materii.
Samo jądro w dalszym ciągu wykazywać będzie (przez następne miliardy lat)
stopniowo słabnącą aktywność związaną z ruchem materii i jej przemianami
energetycznymi. Po wybuchu, pozostała w jądrze (i w okolicach) materia
skolapsowała. Utworzył się obiekt grawitacyjnie zamknięty, ściągający materię
zzewnątrz. Procesom tym oczywiście towarzyszyła emisja intensywnego
promieniowania. Mamy galaktykę aktywną.
Lokalne zawirowania gęstej materii
podczas intensywnego ruchu utworzyły obiekty, niekiedy bardzo gęste i masywne,
także zamknięte grawitacyjnie. Jednym z nich jest właśnie słynny Sagittarius
A*. Patrząc ku licznym (tym odleglejszym) galaktykom, odkrywamy zmienność
widmową ich jąder, świadczącą o intensywnym ruchu materii w okolicach jądra,
odkrywamy intensywne promieniowanie w różnych zakresach widma. Rzecz można przetestować za pomocą symulacji komputerowych, tym razem innych, gdyż uwzględniających uwarunkowania,
jakie wnosi sobą dualność grawitacji.
Do pełnego
uspokojenia dojdzie dopiero po kilku miliardach lat. Świadczyłoby o tym
istnienie galaktyk posiadających bardziej lub mniej aktywne jądra. Są to
obiekty na ogół bardzo odległe, choć zwykle słabsze od kwazarów (w sensie
jasności absolutnej). Mowa tu w szczególności o galaktykach Seyferta. Mają one na ogół
mniejszy (niż kwazary) redshift, a wyglądem nie różnią się zbytnio od
galaktyk z naszego otoczenia, choć ich ramiona spiralne
charakteryzują się mniejszą luminancją. Nic dziwnego, przecież liczba gwiazd pierwszej populacji,
przed miliardami lat, także w naszej Galaktyce była znacząco mniejsza. Stosunkowo małe jądro tych
galaktyk jest źródłem intensywnego
promieniowania o dużej energii i zmiennym natężeniu, a widma ich, jak wyżej wspomniałem, wskazują na intensywne ruchy materii. W
systematyce galaktyki Seyferta i kwazary zalicza się nawet do jednej grupy. Mi
wydaje się, że nie całkiem słusznie pomimo podobieństw (co oznacza
ciągłość ewolucyjną). Kwazar jest nie tyle galaktyką (ukształtowaną już), co
proto-galaktyką, w momencie wybuchu, którego rezultatem są ramiona spiralne. A
galaktyki Seyferta, właśnie dzięki cechom promieniowania (dosyć szybka zmienność natężenia i charakterystyka
widm), identyfikowane są jako galaktyki, w dodatku aktywne.
Jasność dysku wielu z nich jest bowiem stosunkowo mała, po części nawet (jak na
razie) jest on niedostrzegalny. Świadczy to o niewielkiej stosunkowo liczbie
gwiazd w ramionach spiralnych tych obiektów. Po prostu jeszcze się nie
uformowały. To też stanowi o niewielkiej liczebności obiektów już wykrytych. Do
przyjęcia jest więc przypuszczenie, że stanowią one etap w którym dopiero zaczynają formować się gwiazdy pierwszej populacji. Dziś patrzy się na to inaczej. Prawie nie odróżnia się
galaktyk Seyferta od kwazarów uzależniając nazwę od zasięgu teleskopów i
czułości detektorów promieniowania. Galaktyki Seyferta postrzega się jako
posiadające słabe otoczki. A my przecież wiemy, dlaczego są tak słabe.
Jak już powyżej
stwierdziłem, cechą charakterystyczną przestrzennego rozkładu kwazarów jest tak zwane zjawisko ewolucji kwazarów, polegające na tym, że ich liczba
spada wraz z maleniem odległości, to znaczy maleniem red-shiftu. Stopniowo ustępują one miejsca, w
szczególności galaktykom Seyferta. To rzecz do dziś nie w pełni wyjaśniona, co
zaskakuje, sądząc po modelu, który przedstawiłem. To nawet
wprost oczywiste. Przecież kwazary, to proto-galaktyki. W tej kwazarowej postaci widzimy po
prostu obiekty najdalsze – najdawniejsze, a te bliższe, galaktyki, widzimy jako
młodsze. Wszystkie jednak zaczęły swą karierę jako kwazary, w dodatku w tej
samej epoce. Nasza Galaktyka była kwazarem powiedzmy, że 12 miliardów lat temu.
Jedną z przyczyn problemu z
wyjaśnieniem tak przecież oczywistej rzeczy, jest podejście „łącznościowe”,
bazujące na paradygmacie lokalności. Poza tym, łączna liczba galaktyk
(razem z kwazarami) nie jest nieskończona, w dodatku, te najodleglejsze, najmniej zaawansowane ewolucyjnie – pregalaktyki, na razie
nie kwazary, jeszcze nie zostaly wykryte.
A czym są blazary i lacertydy? To, tak, jak
kwazary, bardzo odległe, wizualnie punktowe obiekty, bedące źródłem
szybkozmiennego promieniowania, w szczególności radiowego. Chodzi tu
prawdopodobnie o erupcję biegunową materii z kwazara, akurat skierowaną w naszą
stronę. Blazary różnią się od lacertydów większym natężeniem linii widmowych.
Obiekty te zalicza się formalnie do galaktyk aktywnych. Być może chodzi o zróżnicowanie cech
promieniowania obiektów, które zaewoluują bądź ku formie galaktyki eliptycznej,
bądź spiralnej.
Źródłem aktywności jąder galaktyk aktywnych (tu mam na myśli
przede wszystkim galaktyki Seyferta) jest
najprawdopodobniej wtórna zapaść grawitacyjna ściąganej ku jądru materii, a
źródłem samego promieniowania, być może, ogromny dysk akrecyjny. Zapaść ta z czasem
powinna zakończyć się po osiągnięciu przez układ równowagi grawitacyjnej (zbilansowanie
przyciągania i odpychania w samym centrum). Dziś, bez potrzeby głębszej refleksji, nawet niefrasobliwie, sądzi się, że przyczyną jest czarna dziura. Jeśli tak, to aktywność nie
ustanie, aż do zniknięcia całej materii. A jednak nasza Galaktyka, a także
galaktyki sąsiednie z (nie najodleglejszych) gromad, raczej generalnie nie
wykazują aktywności charakterystycznej dla wielu galaktyk bardziej odległych.
Zatem aktywność ta jest zjawiskiewm przemijającym, określonym etapem
ewolucji galaktyki. Tak, nawiasem mówiąc, stawia to pod znakiem zapytania,
jeśli nie przekreśla, czarnodziurowe (rzekomo) uwarunkowania dla istnienia tych
obiektów, w szczególności dla ich
aktywnosci. Dziś,
w sposób wprost automatyczny stwierdza się, że kwazary, to czarne dziury. Czy
ktoś zastanowił się nad tym, że na uformowanie się czarnych dziur trzeba trochę
poczekać? Kwazary istniały już półtora miliarda lat po Wielkim Wybuchu i
stanowią pierwszy etap genezy galaktyk. Zgodnie z moimi zastanowieniami i
konkluzjami, są manifestacją wysoko-energetycznych zjawisk jeszcze zanim mogło
dojść do tworzenia się supergęstych jąder zamkniętych grawitacyjnie. Z
rozbrajającą konsekwencją, wszystkie obiekty o zaskakujących cechach posiadać
mają czarne dziury. [Ostatnio uczeni wciąż są zaskakiwani pomimo,
że stosują najlepszą z teorii. Tu, czy tam się buntują, ale nie mają co dać w zamian.]
Jak
już wspomniałem powyżej, znaczna część galaktyk aktywnych występuje jako źródła „punktowe”. Jak na razie, w
powoli formujących się ramionach spiralnych, nie pojawiła się bowiem
odpowiednia liczba gwiazd, stanowiąca o docelowej jasności układu. Można oczekiwać
w przyszłości, dzięki wprowadzeniu sprzętu nowej generacji, wykrycia dużej
liczby obiektów tego typu. Wykrycie ich potwierdzi niesprzeczność modelu tu
przedstawionego (jeśli nie jego słuszność).
Podsumowując rzecz stwierdzić możemy, że gdy już było po wszystkim, gdy kwazarowy wybuch stracił swą spektakularność, znów
do głosu doszła grawitacja. Kuliste jądro, centrum
wybuchu, a także centrum galaktyki, zaczęło zapadać się grawitacyjnie. W tym momencie mniej ważne jest, czy
się zamknęło pod horyzontem grawitacyjnym, czy też nie. Istotne zaś jest to, że
z tym zapadaniem się związana jest wtórna emisja promieniowania. Pod względem
jasności absolutnej galaktyka taka jednak wyraźnie
ustępuje kwazarom. Można sądzić, że chodzi tu o galaktyki Seyferta. Właściwie nic dziwnego. Zapaść grawitacyjna miliardów gwiazd
już się zasadniczo skończyła, ramiona spiralne (dymy z gigantycznej reakcji
jądrowej), w zasadzie już się uformowały. [Właściwie struktura spiralna właśnie się stopniowo
formowała. Potrzeba było paru obrotów (kilkuset milionów lat), by
galaktyka uzyskała znany nam kształt.] Ponownie dominującym się staje
proces grawitacyjnej koncentracji materi w jądrze galaktyki. Tym razem jednak gwiazdy stanowią już niewielką część tej materii.
Przy określonej, odpowiednio dużej
koncenracji materii, w centralnej części jądra znów do głosu dochodzi odpychanie
grawitacyjne. Stabilizuje to obiekt w wydatnym stopniu, a samo promieniowanie
ulega osłabieniu na tyle, że galaktyka w końcu nie wyróżnia się spośród pozostałych.
Przestaje zaliczać się do klasy galaktyk aktywnych. Oczywiście, proces ten trwa sporo czasu, nawet kilka
miliardów lat. Co pozostaje, to pulsacje objętościowe jądra galaktyki,
oczywiście o częstotliwości zbyt małej, by dać nam szansę bezpośredniego
zauważenia tego. Chyba, że poprzez badania paleontologiczne. Zwróciłem na to
uwagę wcześniej. Myślę, że dość
przekonywujący jest sąd, iż rzecz ta dotyczy
większości galaktyk.
Pomijam
tu galaktyki nieregularne, zbyt małe i zbyt młode.
One nie przeszły tego, co galaktyki normalne. Są one raczej wystrzępieniem galaktyk macierzystych, rezultatem chaotycznej
dynamiki ich zmian. Przykład stanowić mogą Obłoki Magellana. Można
sądzić, że oddzieliły się one od macierzystej Galaktyki z powodu swej
bezwładności – tam, gdzie ciemnej materii było mniej. Podobnie rzecz się ma z
małymi galaktykami satelickimi, przypominającymi spiralne i eliptyczne. Można przypuszczać, że są to właściwie większe gromady kuliste lub
naturalne zawirowania materii (cyklon), do jakich z całą pewnością musiało
dojść podczas tworzenia się ramion spiralnych –
intensywne ruchy materii. Podobne rzeczy obserwuje
się w naszej atmosferze jako rezultat dynamiki uwarunkowanej przez gradienty
temperatur. Prawdopodobnie,
przyczyną ich oddzielenia były lokalnie większe gradienty potencjału
grawitacyjnego (zostały jakby wystrzelone).
A pulsacje galaktyk? Chyba dobrym wskaźnikiem istnienia takich pulsacji mogą być galaktyki eliptyczne, gdyż stosunkowo małe jądra
galaktyk spiralnych są na ogół przesłonięte przez materię otaczającą je.
Galaktyki eliptyczne powinny, zgodnie z tym przypuszczeniem pulsować całą swą
objętością pomimo, że źródłem tych
pulsacji ma być niewielkie
jądro. O istnieniu takich
pulsacji mogłoby świadczyć wyraźne zróżnicowanie widomych rozmiarów galaktyk
eliptycznych. Zwróciłem już na to uwagę. Nie koniecznie zatem ich rozmiary
stanowią wskaźnik zawartości
materii, może jednak być wskaźnikiem masy
grawitacyjnej. Sądzę, że rzecz tę można obserwacyjnie roztrzygnąć, a tym pośrednio potwierdzić
(lub obalić) przedstawioną tu hipotezę traktującą o kosmogonii galaktyk.
7. Ruchy
gwiazd w Galaktyce
Kwazar. Pojawiają się ramiona spiralne. Proces trwa jakiś czas, ulegając stopniowo
osłabieniu. Dynamika zmian, ze zrozumiałych względów, jest dość szybka,
rejestrowalna (i rejestrowana) nawet w naszej skali czasowej. Kwazar jest
„galaktyką aktywną” (ewentualnie proto-galaktyką).
Oczywiście źródłem wydarzeń jest jądro kwazara. A co dzieje się nieco dalej od
centrum? Gigantytyczne erupcje materii nadały młodej galaktyce określony
kierunek rotacji. „Dymy” z erupcji, wymieszane z wywianym eksplozją gazem
wodorowo-helowym, utworzyły ogromne strugi materii, które w skutek
rotacji uformowały się w
ramiona spiralne. Choć już są na razie jeszcze nie świecą, gdyż
młode gwiazdy, bogate w pierwiastki cięższe od litu, jeszcze nie pojawiły się, a stare w większości przepadły – właśnie z ich materii, przetworzonej w reakcjach jądrowych, utworzyły się późniejsze ramiona spiralne.
Pomimo, że widzimy obiekt gwiazdopodobny, całość jest znacznie większa, jest
galaktyką (w tym przypadku spiralną). Gdybyśmy jednak mogli przyjrzeć się
bliżej, mimo wszystko zauważylibyśmy gwiazdy okrążające obiekt ze wszystkich
stron, tworząc w swym zbiorze sferyczne halo przyszłej galaktyki.
Zauważylibyśmy gromady kuliste i pojedyńcze gwiazdy, dziś rozpoznawane na przykład
jako RR Lyrae albo podkarły. Okrążają one jądro Galaktyki po bardziej
wydłużonych orbitach, a względem nas poruszają się stosunkowo szybko. Ta ich
duża prędkość świadczy właśnie o tym, że nie okrążają centrum Galaktyki w
płaszczyźnie dysku. W samej rzeczy, gwiazdy wspólnie okrążające centrum (w
płaszczyźnie dysku), względem siebie poruszyją się stosunkowo powoli. Gwiazdy
te po prostu łączy wspólne pochodzenie i wspólny
ruch w tym samym kierunku wokół centrum Galaktyki, ruch o prędkości zależnej od promienia orbity. Wszystkie powstały z materii stanowiącej ten sam
element morfologiczny Galaktyki. Gwiazdy z halo przecinają w swym ruchu
płaszczyznę dysku, stąd ich prędkość względem nas jest stosunkowo duża, sięga
nawet setek km/s***. Wśród nich szczególnie
dużą prędkością wyróżniają
***)
W
rzeczywistości sprawa zróżnicowania prędkości gwiazd w zależności od ich wieku,
jest bardziej skomplikowana i bynajmniej jeszcze do końca nie wyjaśniona. By
opisać ruch gwiazd Schwarzschild wprowadził współrzędne: U – skierowana na
zewnątrz od centrum Galaktyki; V – styczna do kierunku obrotu dysku i zwrócona
zgodnie z tym kierunkiem; W – prostopadła do płaszczyzny dysku. Wprowadzono też
tak zwaną skalę wysokości, czyli średnią odległość gwiazd danego typu
widmowego od płaszczyzny dysku. Okazuje się, że skala wysokości gwiazd typu widmowego O i B jest najmniejsza i wynosi ok. 300 lat świetlnych. Dla gwiazd typu A
wynosi 350 lat św., typu F – 600 lat św., G, K, M – ok. 1000 lat świetlnych (Słońce jest gwiazdą typu G). Okazuje się, że
istnieje korelacja między skalą wysokości, a prędkością. Składowa W prędkości
gwiazd najmłodszych (O i B), średnio nie przekracza ±6 km/s, dla gwiazd typu G, K, M sięga ±16 km/s, a dla jeszcze starszych białych karłów
wynosi ±25km/s. Zgodnie z teorią
Spitzera i Schwarzschilda gwiazdy istniejące dłużej (starsze), po prostu dłużej
wystawione były na grawitacyjne oddziaływanie zgrupowań materii
międzygwiazdowej. W tym uczeni ci upatrują przyczynę zróżnicowania prędkości.
Ale to chyba nie ostatnie słowo nauki. Zauważmy, że materia, z której
wytworzyły się gwiazdy, jeszcze zanim się uformowały, także była pod działaniem
tychże pól grawitacyjnych, także poruszała się wokół centrum Galaktyki, a to,
jakie formy przybierała nie mogło mieć wpływu na jej pęd. Dodajmy do tego, że z
czasem ulega także zmianie rozkład materii w dysku. Sam
dysk powoli rozszerza się (rozprasza się) na podobieństwo smóg skondensowanej
pary wodnej po przelocie samolotu odrzutowego. Chyba coś podobnego dzieje się z
ramionami spiralnymi. Zachodzą stopniowe zmiany w ich cechach
dynamicznych. Stąd zróżnicowanie prędkości W gwiazd różnych
typów widmowych, co na ogół wiąże się ze zróżnicowanym
zaawansowaniem ewolucyjnym gwiazd. Sądząc z obserwacji (i zamieszczonych danych)
wnioskować można, że ramiona spiralne są coraz bardziej płaskie. Chyba
przyczynia się do tego rotacja całości.
Najpierw pojawiły się gwiazdy o mniejszej
zawartości metali. Teraz wodoru jest nieco mniej. Materia pyłowa, z powodu swej
większej bezwładności pozostaje w płaszczyźnie dysku, a tam przecież jest
więcej metali. Ogólnie to
sprawa nie taka prosta, jak by się mogło wydawać.
Sądzę, że propozycje moje dotyczące uwarunkowań dla zmian globalnych, mogą coś
wnieść do rozwiązania także tej kwestii.
przekracza nawet 500 km/s (wobec
kilkudziesięciu dla gwiazd należących do populacji dysku). Gwiazdy te są
wyraźnie słabsze od gwiazd „naszych” o tym samym typie widmowym. Stąd ich
nazwa. Niektóre spośród tych gwiazd, w swym ruchu, przypadkiem akurat teraz,
przecinają płaszczyznę dysku i znajdują się wśród nas. [Tam
właśnie mają swój 21 grudnia 2012 (słynna
przepowiednia Geryla, która uczyniła godnym
szacunku jego konto bankowe).] Są to jednak gwiazdy drugiej populacji,
zawierające stosunkowo mało metali. Są one, jak się można domyślać, niemymi
świadkami wydarzeń z burzliwych czasów, poprzedzających uformowanie się
Galaktyki, gdyż uformowały się może nawet na
długo sprzed stadium
kwazara. Możliwe jednak, że niektóre z nich powstały stosunkowo niedawno, w
jakimś zgęszczeniu materii (wodoru) poza dyskiem. Stąd niska zawartość metali w
ich składzie. Niewykluczone więc jest, że niektóre spośród gwiazd drugiej
populacji są dosyć młode w sensie czasu, jaki upłynął od ich uformowania się.
Ich cechy stanowić mogą w dodatku jakąś wskazówkę dotyczącą cech pierwszych
gwiazd z pierwszych kilkuset milionów lat istnienia Wszechświata, tych gwiazd,
których los opisałem w innym miejscu. Pozostały z nich dymy eksplozji, z
których utworzyły się ramiona spiralne. „Z prochu powstałeś...”
Przy tej okazji warto zauważyć, że gwiazdy
drugiej populacji, te ubogie w metale, raczej nie posiadają planet, w
szczególności skalistych, gdyż w czasach gdy się tworzyły nie było materii
mineralnej, nie było pierwiastków cięższych, niż lit. Halo galaktyczne tworzą
właśnie te gwiazdy. Gwiazdy
posiadające planety, raczej wszystkie, znajdują się w dysku Galaktyki. Rzecz
tę można sprawdzić.
8.
Jak powstały gromady kuliste
Istnym reliktem epoki kwazarów są gromady
kuliste tworzące wraz z pojedyńczymi gwiazdami
drugiej, starszej populacji, sferyczne halo dzisiejszych galaktyk. Są to bardzo zagęszczone układy
setek tysięcy, a nawet milionów gwiazd, w ogromnej większości starych. Przed erupcją materii tworzącej dziś ramiona spiralne,
obiekt protogalaktyczny był chmurą złożoną z gwiazd, które
tworzyć się zaczęły przecież już ok. dwustu milionów lat po Wielkim Wybuchu. Z
części z nich utworzyły się gromady kuliste. Jak? Zobaczymy dalej. Zawierają
one gwiazdy najstarsze. Wstępnie oszacowano ich wiek na 15 miliardów lat,
bazując na obserwacji samych gwiazd, badając ich cechy fizyczne.¹
Były więc
gromady kuliste świadkami zjawisk, które i my możemy oglądać patrząc na obiekty
odpowiednio odległe, na kwazary. W erze kwazarów wytworzone zostały, po raz
pierwszy masowo, pierwiastki ciężkie, w ilościach, które umożliwiły powstanie
planet kilka miliardów lat później. Uparte twierdzenie, że my zawdzięczamy
nasze istnienie wybuchom gwiazd supernowych jest grubą przesadą, choćby
dlatego, że a) są one zjawiskiem bardzo rzadkim; b) pierwiastki ciężkie i to w
stosownych ilościach istniały już przed co najmniej sześcioma miliardami lat.
Namacalnym dowodem tego jest choćby istnienie kuli ziemskiej. Dodajmy, że w
tych dawnych czasach kwazary jeszcze istniały. c) Powyżej
uzasadniałem przypuszczenie, że pierwsze gwiazdy (drugiej populacji) były mniej
masywne, niż te tworzace się w ramionach spiralnych. d) Nie znano dotąd innego sposobu na masową produkcję
metali (pierwiastków cięższych, niż lit). Z braku laku dobry kit. Co powiecie
po przeczytaniu tego rozdziału do końca? Cierpliwości.²
Cofnijmy
się do momentu eksplozji zapoczątkowującej formowanie się ramion spiralnych. Doszło do niej z powodu zapaści grawitacyjnej. Ale zapaść ta nie była radialnie
symetryczna. Ta pierwotna formacja pregalaktyki nie miała przecież kształtu
kuli. To była chmura gazu (H, He) wraz z licznymi gwiazdami. Płaszczyznę dysku
utworzyła materia, która uczestniczyła w wybuchu. Sporo materii pozostało na
uboczu. Zatem
nie cała materia mogła uczestniczyć „czynnie” w grawitacyjnej
zapaści proto-galaktyki. Podczas eksplozji ucierpiała jednak także materia „neutralna”, a to wskutek
odśrodkowego ogromnego ciśnienia promieniowania. Ciśnienie to z jednej strony
spowodowało powiększenie rozmiarów całości poprzez odepchnięcie gromad
gwiezdnych, z drugiej zaś wydmuchnęło gaz wodorowohelowy stanowiący ich
„naturalne środowisko”. Gaz ten do dziś może być źródłem promieniowania radiowego, docierającego do nas. Sporo
gazu pozostało też w płaszczyźnie dysku. Tam
zaczęły się tworzyć gwiazdy pierwszej, młodej populacji, zawierające już od
samego początku, jako domieszkę, wszystkie istniejące pierwiastki.
Tylko tam bowiem gęstość materii była (i jest)
wystarczająca na to, by mogły utworzyć się nowe gwiazdy. Kojarzy się to
procesem tworzenia się kropli w chmurze, dla którego konieczne jest istnienie
ziaren pyłu lub jonów. Kojarzy się też z
procesem krystalizacji roztworu nasyconego wokół zarodzi, którą może być
mikroskopijny kryształek. Miliard lat wcześniej gwiazdy mogły powstawać
„samorzutnie” dzięki stosunkowo dużej gęstości materii. A dlaczego wszystkie
gwiazdy mają zbliżone masy? Trochę odeszliśmy od tematu. Chyba to sprawa
„doboru naturalnego”. Także tu darwinizm? Otóż obiekty zdecydowanie
masywniejsze, po bardzo krótkim czasie od momentu uformowania się, rozpadały
się w skutek tworzenia się w ich wnętrzu kilku niezależnych centrów syntezy
jądrowej. Szybka ewolucja i niestabilność takich układów musiała prowadzić do
ich rozpadów. W gruncie rzeczy tak mogły powstawać pierwsze gwiazdy. Obserwacja potwierdza powyższe przypuszczenie choćby tym, że
układów gwiezdnych podwójnych, potrójnych, a nawet wielokrotnych, jest niemało.
To wspomniane
wyżej „wydmuchiwanie” jest też przyczyną zagęszczenia gromad gwiezdnych.
Chodzi o dynamikę układu, w którym mają miejsce intensywne przepływy materii –
wydmuchiwanego gazu. Przepływ szybszy między gwiazdami, a wolniejszy na
zewnątrz od gromady powoduje wzajemne zbliżanie się poszczególnych obiektów
gwiezdnych, zgodnie z prawami hydrodynamiki. Trwało to jednak na tyle krótko,
że gwiazdy nie zdążyły zderzyć się ze sobą, a właściwie zlać się w jedną
całość. Nie doszło więc (a może jednak gdzieś doszło) do wtórnej eksplozji (już
na mniejszą skalę). Zauważmy, że fakt
istnienia gromad kulistych w takiej, a nie innej postaci i koncentracji gwiazd,
stanowić może wskaźnik czasu trwania
zjawiska kwazara, wskaźnik dający szansę poznania dynamiki zachodzących wówczas procesów.
To zagęszczenie gwiazd w gromadach, a więc
bezpośredni kontakt grawitacyjny między nimi, sprawiło, że z czasem (liczonym
chyba wszystkiego na miliony lat) gromady przybrały kształt kulisty. To wtórna
cecha tych zbiorowisk gwiezdnych. Gromady gwiazd, dzięki stosunkowo dużej
bezwładności pozostały, a gaz otaczający wywiało. Z powodu braku większych
zgęszczeń materii, szczególnie poza obszarem dysku formującej się galaktyki,
gromady te nie mogły się wiele zmienić przez miliardy lat, pozostając reliktem
tych najdawniejszych czasów formowania się galaktyki, a właściwie znacznie
wcześniej – gwiazd. Tworzą więc halo galaktyczne, wskazujące na pierwotny
kształt obiektu. Ich obecność świadczy na rzecz tezy, że ramiona spiralne
Galaktyki (choćby naszej) powstały później niż gwiazdy gromad kulistych, wbrew przyjmowanej często hipotezie, że spirala stanowiła pierwotny kształt protogalaktyki.
I tu pojawia się wątpliwość. Wielka
obustronna erupcja materii spowodowała powstanie ramion spiralych i rotację
galaktyki. W płaszczyźnie dysku mamy ogromne ilości materii. Natomiast poza nią
pustka, gdyby nie liczyć rzadko rozsianych gromad kulistych i samotnych gwiazd
drugiej populacji. Dlaczego gęstość materi gazowej w obszarze halo jest tak
mała? Otóż przyczyną było bardzo wielkie ciśnienie promieniowania
emitowanego w przybliżeniu radialnie, przez formujące się jądro galaktyki,
usuwające na zewnątrz znaczne ilości materii,
w szczególności gazu. Obiekty gwiezdne uległy temu ciśnieniu w znacznie mniejszym stopniu.
Właśnie silny strumień gazu spowodował fizyczne zbliżanie się gwiazd, co w
rezultacie doprowadziło do utworzenia gromad kulistych. Tylko wtedy mogły
powstać. Gromady kuliste zawierają tylko gwiazdy starsze, drugiej populacji.
Dziś, tak intensywnych ruchow nie ma. Gromady gwiazd, tworzące się już po
utworzeniu ramion spiralnych, czyli po eksplozji, wszystkie są gromadami
otwartymi, przy tym właśnie i szczególnie tam
obserwowane są procesy gwiazdotwórcze.
Ciśnienie
promieniowania z eksplozji oddaliło też od
centrum (w pewnym
niewielkim stopniu) także liczne
gromady gwiezdne, te, które ewoluowały potem
ku formie gromad kulistych. Jednak szczególnie daleko usunięty został gaz. Z tego między innymi
powodu w halo galaktycznym ustał proces tworzenia się gwiazd. Ta
odepchnięta materia gazowa powinna do dziś
stanowić rozległą sferyczną gazową otoczkę
galaktyk, szczególnie spiralnych. Otoczka ta powinna stopniowo oddalać się i
przerzedzać. Sądzę, że możliwe jest odkrycie ekstynkcji promieniowania
spowodowanej przez tę materię w otoczeniu (powiedzmy, że prawie) wszystkich
większych galaktyk. Warto sprawdzić to przypuszczenie****.
****)
Gdy pisałem
te słowa (2010), nie zdawałem sobie sprawy z
tego, że badania takie zostały już podjęte. Chodzi o jeden z najambitniejszych
projektów obserwacyjnych, projekt na
masową skalę. Mowa o projekcie SDSS
(Sloan Digital Sky Survey), w którym uczeni podjęli się zbadania widm
dziesiątków tysięcy kwazarów. Badania rozpoczęły się już w roku 2000. W projekcie tym wykorzystany został 2,5 metrowy
teleskop w Nowym Meksyku, zaopatrzony w 120-megapikselową kamerę, oraz
spektrometry o wysokiej rozdzielczości. Sporządzono już nawet trójwymiarową
mapę rozległych obszarów nieba, zawierającą ok. miliona galaktyk i ponad 120
tysięcy kwazarów. Odkryto też ponad 500 supernowych typu Ia, których badanie
potwierdzić ma (Raczej obalić – do
tego się już badacze nie kwapią.) hipotezę (dziś uważaną przez wielu za
oczywisty fakt) o istnieniu ciemnej energii. Wymienione supernowe znajdują się
w zasięgu 4mld lat świetlnych. A teraz uwaga! Jednym z „ubocznych” wyników
badań było odkrycie lekkiego poczerwienienia światła biegnącego z odległych
obiektów. Jedynym, rozsądnym w świetle dzisiejszej wiedzy wytłumaczeniem tego
jest przyjęcie za bardzo realne istnienie ekstynkcji spowodowanej przez bardzo
rozrzedzoną materię zalegającą w przestrzeni międzygalaktycznej, wiele tysięcy
lat świetlnych od galaktyk, z których być może ta materia pochodzi. Potwierdzałoby to przypuszczenie, którego dotyczy ten odnośnik.
Równocześnie stawia to na cenzurowanym zasadność interpretacji osłabienia
blasku odległych supernowych, służącego jako baza obserwacyjna dla hiotezy o
istnieniu ciemnej energii – otoczka jest tym gęstsza, im bardziej odległa
(młodsza w naszych oczach) jest dana galaktyka. Jednak „rzeczywistą” przyczynę
osłabienia blasku supernowych podałem w w eseju pod wspólnym tytułem: „Katastrofa
Horyzontalna”. Ekstynkcja mogłaby stanowić dopełninie
sprawy, przy tym stanowić może też czynnik
zakłócający pomiary jasności.
9. Geneza pierwiastków superciężkich.
Można zapytać „z głupia frant”: Czy
pierwiastki ciężkie, wchodzące w skład materii ramion spiralnych, wszystkie
pełnią swej masy, są pozostałością po wybuchach starszych supernowych, tych
należących do drugiej populacji? Pytanie to wiąże się z „nie podlegającą
dyskusji” i obowiązującą powszechnie tezą (raczej
mantrą), że jedynym
źródłem pierwiastków ciężkich są wybuchy supernowych. Jest
to więc teza niezbyt spójna już z faktem istnienia będących głównym reserwuarem
metali, ramion spiralnych. Jeśli to tylko supernowe, to skąd się wzięły bogate
w metale ramiona spiralne; to dlaczego wszystkie gwiazdy spoza dysku są
gwiazdami ubogimi w metale? Te supernowe miały być właściwie gwiazdami „trzeciej”,
najstarszej populacji, istniejącymi jeszcze zanim uformowały się pregalaktyki (dziś wielu tak sądzi).
Gdyby metale brały się wyłącznie z nich, to Galaktyka dziś wyglądałaby chyba
nieco inaczej. Na przykład w halo galaktycznym byłoby znacznie
więcej obiektów o wysokiej zawartości metali (pierwszej populacji).
Czy
w dalszym
ciągu, także dziś tworzą
się pierwiastki ciężkie? Oczywiście, że tak, z tym, że w jądrach gwiazd. Ale
przecież rzadko która wybucha. Trudno więc liczyć na to, że z materii tej
utworzą się planety. Ogromna większość gwiazd
nigdy już nie wypuści pierwiastków ciężkich ze swych wnętrz, na wieki wieków. One przecież nigdy nie wybuchną. Zatem,
praktycznie pierwiastków ciężkich,
szczególnie tych promieniotwórczych, nawet ubywa.
Ramiona
spiralne są integralną częścią galaktyk od bardzo dawna. Jak już wiemy, zgodnie
z prezentowaną tu hipotezą, ukształtowało je zdarzenie znacznie bardziej
spektakularne niż wybuchy gwiazd supernowych, ponoć stanowiących podstawowe
źródło pierwiastków ciężkich. Zostało to opisane wcześniej.
Zwróciłem też uwagę na to, że pierwsze gwiazdy
były raczej niej masywne. Świadczyłby o tym fakt, że istniejące gwiazdy drugiej
populacji z halo galaktycznego, są na ogół mniej masywne, niż gwiazdy z
populacji dysku. Weźmy dla przykładu (i dla porównania) gwiazdy pulsujące RR Lyrae (II populacja) i
cefeidy. Uzasadniłem też możliwość, że masy pierwszych gwiazd (drugiej
populacji) były raczej mniejsze, niż tworzące się dziś gwiazdy dysku. Zatem w
tych dawnych czasach tworzenia się galaktyk, zjawisko supernowej, raczej
statystycznie nie było częstszym, niż dziś.
Dorzućmy do tego jeszcze odrobinę. Hipereksplozja milionów gwiazd,
stanowiąca o wizualnych cechach Kwazarów, przede wszystkim spowodowała masową
produkcję pierwiastków ciężkich. W tych skrajnych warunkach utworzyć się mogły
(sądzę, że) wszystkie pierwiastki, z transuranowcami włącznie. W jaki sposób? O tym dalej. A co spowodowało, że materia ta znalazła się na
zewnątrz, tworząc w dodatku ramiona spiralne? Otóż sama eksplozja skierowana
była również ku centrum, podobnie, jak w przypadku eksplozji supernowej. Tam, w
centrum, doszło oczywiście do skrajnego zagęszczenia materii o ogromnej masie i
bardzo wysokiej temperaturze, a w wyniku
tego do odbicia się jej wskutek odpychania grawitacyjnego. Jak już wspomniałem,
jakąś rolę, być może odegrała tu ciemna materia. Stanowiło to erupcję wtórną
materii zagęszczonej przez odśrodkową falę uderzeniową, wtórną ekspansję. Ta
wtórna ekspansja (najpierw było ogromne ciśnienie promieniowania) wprost
wymiotła to, co pozostało po „spaleniu” milionów gwiazd, na zewnątrz. To, w
jakim kierunku wymiotła, zależało od warunków początkowych: masy obiektu,
parametrów jego ewentualnej wcześniejszej rotacji i rozkładu przestrzennego
materii. Najczęściej kierunki ekspansji materii nie
były dokładnie współliniowe, co spowodowało powstanie momentu obrotowego
całości (jak w bani Herona) – tak dla przypomnienia. Reasumując,
tak otrzymaliśmy całą tablicę Mendelejewa.
Odrębny problem
stanowi synteza pierwiastków najcięższych. Nie wnikając w szczegóły dotyczące
ewolucji gwiazd można tu nadmienić, że „spokojna” nukleosynteza wewnątrz gwiazd
prowadzić może co najwyżej do syntezy żelaza. Tak, ale
wtedy to żelazo nie jest osiągalne, gdyż znajduje się wewnątrz saawansowanych
ewolucyjnie gwiazd, z których tylko naprawdę znikoma liczba kiedyś wybuchła (i w przyszłości wybuchnie).
A przecież żelaza jest sporo, między innymi na Ziemi. Zatem powinny istnieć też
inne jego źródła. Czy same ramiona spiralne,
pełne pierwiastków cięższych, w całości utworzyły się w wyniku wybuchu
supernowych, zgodnie z jakąś wojskową logistyką? Już takie pytanie padło, bo
przecież powszechnie sądzi się, że pierwiastki cięższe tworzą
się i są rozsiewane w wyniku wybuchów
supernowych. Tu pewien problem stanowią pierwiastki cięższe od
żelaza, ale rozwiązano go – patrz niżej. Jak już
wiemy, sądząc po moim wtrącalstwie, nie tylko supernowe
są ich źródłem. Stanowią one wprost czynnik marginalny. Więc wymyślono, że
najdawniej powstały gwiazdy trzeciej populacji, wszystkie
bardzo masywne i prawie wszystkie
wybuchły jako supernowe. Stąd mamy metale. Jeszcze jedna wymyślałka, która
bynajmniej nie świadczy o wielkiej kreatywności.
Wybuch supernowej, jak wiemy, nie przebiega jednakowo w całej jej objętości. Wybucha określona warstwa wewnątrz
gwiazdy. Wybuch ten, na zewnątrz powoduje znany nam spektakularny efekt
gwałtownego wzrostu jasności, oraz rozproszenie materii, zaś ku środkowi w
postaci fali uderzeniowej ściska jądro gwiazdy do tego stopnia, że jego gęstość
bliska jest gęstości materii jądra atomowego. Tak, w daleko posuniętym
uproszczeniu, w wyniku tego powstaje gwiazda
neutronowa. Temperatura i gęstość warstwy wybuchającej jest wystarczająco duża,
by umożliwić tworzenie się pierwiastków najcięższych (tak można przypuszczać),
a eksplozja rozprasza je w przestrzeni. Rozprasza właściwie wszystkie
pierwiastki wyrzucając wszystko na zewnątrz. A jednak, czy możliwa jest masowa
(czyli na dużą skalę) produkcja pierwiastków cięższych, niż żelazo, w wyniku
stopniowego przyłączania kolejnych nukleonów do jąder (w procesie syntezy
jądrowej)? Chodzi o produkcję zapewniającą wzrost ilościowy tych pierwiastków,
pomimo nietrwałości większości ich jąder. Nie śpieszyłbym się z odpowiedzią
twierdzącą. Co prawda możliwy jest (przynajmniej teoretycznie) proces szybkiego
wychwytu większej liczby neutronów, zachodzący (ponoć) w co masywniejszych
gwiazdach i oczywiście podczas wybuchu supernowej (tak zwany „proces r” (rapid
neutron captures process)), ale problem w tym, że zjawisko supernowej jest
niezmiernie rzadkie, czas produkcji pierwiastków ciężkich bardzo krótki
(wybuch), a masa otrzymanych w tym wybuchu pierwiastków ciężkich wprost znikoma
w porównaniu z masą Słońca. Nawet otrzymanie żelaza byłoby bardzo
kłopotliwe, gdyż znajdować się ma ono w jądrach starych gwiazd, z których tylko nieliczne
wybuchają (jak już zdążyłem zauważyć). Żelazo
produkowane w gwiazdach (i pozostałe pierwiastki) jest więc nieosiągalne.
Powinno więc istnieć jakieś inne źródło pierwiastków ciężkich, nie tylko
transuranowców. Istnieć od bardzo dawna. Wszak nasza stara Ziemia (materia, z której powstała) posiada je już od prawie
sześciu miliardów lat, a zbudowana jest z całej tablicy Mendelejewa.
Gdy
powstawał Układ Słoneczny, liczba gwiazd w ramionach spiralnych naszej
Galaktyki, była zapewne dużo mniejsza. Wszak liczba gwiazd powstających jest
znacznie większa, niż liczba gwiazd definitywnie gasnących, gdyż czas życia
gwiazdy (aż całkiem zgaśnie) liczyć można nawet na dziesiątki miliardów lat.
Wszystkie gwiazdy istnieją i świecą od kiedy było w ogóle możliwe ich istnienie
(ok. 200 milionów lat po Wielkim Wybuchu). Oczywiście nie można brać pod uwagę
tych, które we wnętrzu kwazara zamieniły się w dymy dające początek planetom i
przy okazji pewnym szkaradnym
stworzeniom, o których ktoś kiedyś wyrażał się z dumą. A supernowe?...
Obarczanie ich winą za nasze bezwstydne istnienie jest chyba sporym
nieporozumieniem. Z braku laku dobry kit. To, że sobie (te supernowe) pokątnie
majstrują za naszymi plecami, nie znaczy, że z tego będzie chleb.
Stężenie
pierwiastków ciężkich, gdyby ich jedynym źródłem były supernowe, byłoby na tyle
małe, że nasze zaistnienie (w dodatku już 6 miliardów lat temu) nie byłoby
możliwe. Chyba, że lokalnie i w bardzo ograniczonym obszarze. A przecież
okazuje się, że spora liczba gwiazd, może nawet
znakomita większość, posiada układy planetarne pomimo rzadkości zjawiska
supernowej. A jeśli już? Wybuch supernowej trwa bardzo krótko. Stan ogromnego
ciśnienia i bardzo wysokiej temperatury, to mgnienie, to sekundy lub co
najwyżej minuty. Nie daje to dobrych prognoz co do masy tworzących się metali.
A pierwiastki cięższe od żelaza, transuranowce? Jeśli już powstają, to łączna
ich masa jest znikoma, w konfrontacji z tym, co jest wiadome, na przykład
geologom (po uwzględnieniu naturalnego rozpadu promieniotwórczego, trwającego
już miliardy lat). Całe szczęście mamy irańskiego malarzyka, który wzbogaca
uran w swoich centryfugach i gwiżdże na cały swiat, a nawet Wszechswiat. A wszystkiemu winni... no kto? W podsumowaniu stwierdzić można, że pierwiastki cięższe, niż hel (metale),
te stanowiące budulec młodych gwiazd i planet,
powstały w wyniku eksplozji kwazara. Właściwie to jedyne źródło. A
pierwiastki superciężkie, w tym transuranowce?
A
oto sposób (inny, niż w supernowej proces r) na otrzymanie
pierwiastków najcięższych, w tym transuranowców. Możliwe, że gwiazdy
neutronowe, które pojawiły się jeszcze przed kolapsem jąder galaktyk (kwazarów)
jako wynik ewolucji i wybuchów gwiazd wyjątkowo masywnych (z tego powodu bardzo
szybka ich ewolucja), w wyniku wzajemnych zderzeń, wewnątrz tego piekła
hipereksplozji, po prostu rozpadły się, a ich fragmenty rozproszyły się. Ich
mikrofragmenty utworzyły między innymi jądra pierwiastków ciężkich, wraz z
transuranowcami. Te najcięższe, oczywiście zdążyły się już rozpaść. Precyzując
rzecz dodajmy, że sam proces zapadania się, jeszcze zanim obiekt stał się
kwazarem, nie przebiegał mgnienie. Chodziło przecież o obiekt, nawet wtedy, o
rozmiarach chyba tysięcy lat swietlnych. Zagęszczanie się materii gwiazd
przebiegało z początku powoli. Przy dużym stosunkowo zagęszczeniu musiało,
coraz mniej sporadycznie, dochodzić do wybuchów – tworzenia się gwiazd neutronowych,
nie koniecznie czarnych dziur (jak ktoś by od razu pomyślał). A gdy już doszło
do zderzenia i hiperreakcji termojądrowej, surowca było pod dostatkiem.
Mamy więc prawdziwe źródło pierwiastków superciężkich, a właściwie główne
źródło wszystkich pierwiastków cięższych, niż hel. Ciekawe, czy istnieje (do dziś) jakiś obserwacyjny wskaźnik mogący potwierdzić (lub obalić) powyższą hipotezę. Sądzę, że tak. Należy zbadać rozkład ilościowy pierwiastków będących produktami
rozpadów radioaktywnych nawet jąder hiperciężkich, dziś nie istniejących, które
rozpaść się musiały przed miliardami lat. Tak otrzymać powinniśmy właściwie wszystkie
pierwiastki cięższe, niż żelazo. Ale to nie koniec. Najważniejsze jest to, że
należy badania te przeprowadzić także w odniesieniu do materii innych ciał
niebieskich. Zacząć od materii Księżyca i Marsa. Badania obiektów dalekich,
spoza Układu Słonecznego, z różnych okolic Galaktyki (coś podobnego także w odniesieniu
do innych galaktyk), oczywiście prowadzone metodami spektroskopii, zgodnie z
hipotezą ujawnić powinny pierwotnie zbliżony rozkład ilościowy pierwiastków
ciężkich. W odniesieniu do odległych galaktyk powinniśmy też odkryć wyraźną
zależność stężenia tych pierwiastków od wieku Wszechświata, rejestrowanego
przez nas u nich (widzimy je młodszymi). Zbliżony, a nie identyczny, gdyż nie
uformowały się wszystkie dokładnie w tym samym czasie. Za to w obrębie jednej
galaktyki, stężenie pierwiastków ciężkich powinno być zbliżone. Byłoby to
dowodem tego, że pierwiastki te, pojawiły się w danej galaktyce mniej więcej
w tym samym czasie, w wyniku wydarzenia przebiegającego w skali całej
galaktyki. Jeśli wyniki badań nie potwierdzą powyższych oczekiwań, na przykład
przewidywanego rozkładu stężenia w funkcji odległości (dla
innych galaktyk), trzeba będzie poszukać innych
sposobów produkcji pierwiastków ciężkich (nie licząc powszechnie przyjętego
poglądu o supernowych). Mamy więc antycypację mogącą potwierdzić (lub obalić)
wypowiedzianą powyżej hipotezę.
Choć to chyba utopia (że ktoś się tym zajmie), badając widma
pierwiastków ciężkich, mających być produktami naturalnego rozpadu pierwiastków
superciężkich, sprawdzić można (przynajmniej „teoretycznie”), wiek Wszechświata
w emitujących badane promieniowanie galaktykach i porównać z wiekiem otrzymanym
na podstawie wzoru na kinematyczną
dylatację czasu i z uwzgldnieniem prawa Hubble'a
(patrz artykuły pt. „Katastrofa
Horyzontalna”.). Oto jeszcze
jedna możliwość sprawdzenia koncepcji przedstawionej w tej pracy,
potwierdzenia (lub obalenia) całego systemu,
stworzonego za sprawą mojego fantazjowania.
I jeszcze jedno.
Warto zbadać także (na ile to możliwe) intensywność rozpadu tych pierwiastków,
ściślej, czas połowicznego rozpadu i porównać ze znanym, laboratoryjnym. Inna,
niż u nas intensywność świadczyć by mogła o faktycznym udziale neutrin
warunkujących rozpady (większa ich koncentracja) lub o ewentualnie innej
wartości inwariantu c w dawnych czasach. Badanie takie mogłoby stanowić
kryterium słuszności przypuszczenia o zmienności tej wielkości. Znaczenie
kosmologiczne takiego pomiaru wydaje się oczywiste. W kontekście tym kwazary i
najodleglejsze galaktyki są obiektami niezwykle ważnymi. Jak wiadomo, australijcy astronomowie, obserwując widma kwazarów, odkryli (rzecz nie została jeszcze ostatecznie potwierdzona), że
stała struktury subtelnej ulega z czasem zmianie, że rośnie, co mogłoby sugerować stopniowe malenie prędkości światła. Badania w tym kierunku należałoby
zintensyfikować. Wygodniej dla świętego spokoju jest
przebierać w innych priorytetach (by nie chować głowy w piasek).
Załóżmy, że coś takiego miało miejsce (chodzi o rozpad gwiazd neutronowych podczas eksplozji
proto-galaktyki (zjawisko kwazara). Jak jednak materii tej udało się
wydostać na zewnątrz, znaleźć się poza jądrem proto-galaktyki? To proste.
Potworny wybuch megareakcji termojądrowej, także ku środkowi, spowodował
gwałtowne zagęszczenie się materii (już bogatej w pierwiastki ciężkie) i w
wyniku odpychania grawitacyjnego, jej erupcję. Opisałem to już wcześniej. Materia wyrzucona ze skolapsowanego wnętrza kwazara na
zewnątrz (w wyniku burzliwych procesów zachodzących wówczas), ta, co utworzyła
ramiona spiralne i wytryski (Jety), zawierała już pierwiastki ciężkie w
znacznej obfitości. Z materii ramion spiralnych, wymieszanej z wodorem,
stanowiącym oczywiście (i mimo wszystko) środowisko dominujące, tworzyć się
zaczęły gwiazdy młodszej populacji, wśród nich nasze Słońce. Oczywiście
utworzyć się mogły także planety. Zatem bardzo możliwe, że pochodzimy z wnętrza
kwazara, z jądra proto-galaktyki, nie koniecznie z wnętrza
supernowej. Przepraszam, że sprawiłem zawód.
Czy
zatem wybuch supernowej dostarcza surowca mineralnego, z którego powstawać mogą
planety? I tak i nie. Zwróciłem już uwagę na to, że zjawisko supernowej jest
bardzo rzadkie. Sam Układ Słoneczny istnieje już około pięciu-sześciu miliardów
lat. Dużo bardziej przekonywująca, wbrew sądom dzisiejszym, jest teza, że
materiał mineralny, konieczny do utworzenia planet pojawił się dużo wcześniej,
jeszcze w erze kwazarów.
Á
propos
¹) Tak szacuje się wiek gwiazd wchodzących w skład gromad kulistych, co w konfrontacji z szacowanym
obserwacyjnie (i zgodnie z aktualnym modelem ilościowym) wiekiem Wszechświata
na 13 do 15 miliardów lat, stanowi zagadkę, tym bardziej, że od Wybuchu upłynąć
musiało jeszcze 1,5 – 2 miliardów lat, by materia utworzyć mogła złożone formy
świecące. Jak więc wyjaśnić sporą rozbieżność między przyjętym dziś
wiekiem Wszechświata (13,8), a wynikiem oszacowań wieku gwiazd? Czy
wyłącznie niewłasciwą oceną wieku gwiazd? A mże
niewlaściwą oceną wieku Wszechświata? Kurczowym
trzymaniem się równania Friedmanna? [Sam „Friedmann” określa
dzisiejszy wiek Wszechświata jako 2/3 czasu hubblowskiego, czyli 10 miliardów
lat (dla H = 20.)] A może także tym, że
inwariant c stopniowo maleje? To już ja bym dodał. Na starszy (niż 10
mld. lat) wiek Wszechświata być może wskazywałoby
odkrycie rzekomego wzrostu prędkości ekspansji, dokonane podczas obserwacji
gwiazd supernowych, należących do bardzo odległych (a więc z wyglądu dużo
młodszych niż nasza) galaktyk. Stąd nie 10, a 13,8 miliarda lat. Ale i to nie
satysfakcjonuje. Ustosunkowałem się do kwestii ciemnej energii już wcześniej, w artykule pod wymownym tytułem: „Katastrofa horyzontalna”.
Bazą dla podejścia friedmannowskiego było przyjęcie a priori założenia, zdawałoby się
oczywistego, że wskutek powszechnego przyciągania, ekspansja jest spowolniona.
Z tego właśnie powodu „urwano” wiekowi Wszechświata dobrych parę latek. Dla
przypomnienia, w tej pracy zakłada się zasadniczą stałość prędkości względnej w
stosunku do niezmienniczej c. Podkreślam, że model proponowany w tej
książce nie bazuje na równaniu Friedmanna. Gdyby bazował, nie miałbym nic do
powiedzenia. A nuż jednak w tych wszystkich moich fantazjach jest coś, co warte
jest przemyśleń (koniecznych dla ich definitywnego odrzucenia)?
²) Patrząc ku mniej odległym galaktykom, a nawet w
obszary przyjądrowe naszej Galaktyki, dostrzegamy pierzaste obłoki nieświecącej materii, rozciągające się na dziesiątki
tysięcy lat świetlnych. Przeważa w nich materia mineralna, występują tam nawet związki
węgla, nazywane przez nas organicznymi. Masa tej materii z całą pewnością
większa jest od masy gwiazdy, nawet od masy tysięcy gwiazd. Sama ich
rozciągłość przestrzenna, na dziesiątki tysięcy lat świetlnych i oczywiście kształt, wyklucza, by pochodziły z jednej
gwiazdy. Te nieświecące twory przypominają do złudzenia dymy, pozostałości po
fajerwerkach. Coś podobnego musiało się zdarzyć, gdy zagęszczony obiekt
zawierający pierwsze gwiazdy (dziś ich nędzna resztka tworzy gromady kuliste),
w wyniku zapaści grawitacyjnej, stał się kwazarem. Same dymy są, pozostałością
po syntezie jądrowej. Zawierają one już pierwiastki ciężkie. Wskutek rotacji
obiektu, wraz z wodorem i helem, materiałem pierwotnym, stanowiącym też materię
peryferyjną, utworzyły (te dymy) ramiona spiralne dzisiejszych galaktyk. Same
erupcje materii (dziś widoczne jako Jety niektórych odległych galaktyk) na ogół
zachodziły z obydwu stron obiektu równocześnie (jeśli był w miarę symetryczny).
Wyjaśnienie tego fenomenu podałem wcześniej.
A jednak może
mimo wszystko pierwiastki ciężkie pochodzą tylko i wyłącznie z wybuchu gwiazd
supernowych? O tym przekonani są nawet najświatlejsi. Chyba tylko dlatego, gdyż
Przyroda zobowiązana jest podporządkować się ludzkiej...ograniczoności.
Patrzymy i nie widzimy, zobowiązani do myślenia niemyśleniem. To rodzaj
zaprogramowania. Chyba, że coś się popsuje, jakiś feler w programie (cóż,
promienie kosmiczne, kosmici, może alkohol). Więc pojawia się jakiś superbandzior, albo (rzadziej) jakiś Einstein.
