Polskie badania kosmiczne: astronomia gamma. II

 

Co obserwować?

 

W międzynarodowych eksperymentach astronomicznych obowiązuje zwykle reguła, że każdy z uczestniczących w nim krajów otrzymuje procent czasu obserwacyjnego równy procentowi pokrywanych przez niego kosztów misji, a naukowcy z danego państwa sami ustalają, co będą badać w ramach przyznanej im puli. Ponieważ jednak satelita Gamma był w stanie zaobserwować tylko niewielką liczbę obiektów, w jego przypadku przyjęto inną strategię. Astronomowie ze Związku Sowieckiego, Francji i Polski mieli wspólnie ustalić listę ciał niebieskich, jaką miał przebadać Gamma.

 

W Warszawie – czyli w połowie drogi między Moskwą i Paryżem ;) – odbyła się konferencja, na której dyskutowano różne propozycje. Większość uczestników uważała, że należy obserwować obiekty już znane, a zatem pulsary Krab i Vela, kwazar 3C273 itp. Satelita Gamma, dzięki swej większej czułości, pomierzyłby dokładniej strumienie emitowane przez te źródła, poszukał ewentualnej zmienności czasowej, a w przypadku pulsarów – precyzyjniej wyznaczył krzywą blasku (czyli kształt pulsu) w zakresie promieniowania gamma.

 

Na pozór propozycje te wyglądały całkiem sensownie. Wbrew temu, co niektórzy myślą, bardzo często badania eksperymentalne to nie poszukiwanie nowych odkryć, ale weryfikowanie starych oraz wyznaczanie różnych wielkości z coraz większą dokładnością. Zdarza się, że maluteńkie odstępstwa pomiarów od przewidywań teorii prowadzą do niezwykle interesujących wniosków. Tak było przecież choćby w przypadku bardzo drobnych niezgodności w ruchach niektórych planet.

 

Był jednak pewien szkopuł, który – moim zdaniem – należało wziąć pod uwagę. Początkowo start satelity Gamma planowano na 1984 rok, czyli niedługo po zakończeniu misji COS-B. Niestety, jak to często z takimi eksperymentami bywa, doszło do kilkuletniego opóźnienia. W tym samym czasie NASA pracowała nad jednym ze swych sztandarowych (podówczas) projektów – satelitą Gamma Ray Observatory (w skrócie GRO). Miał on polecieć dość szybko po satelicie Gamma. Było jasne, że również on przeprowadzi pomiary promieniowania emitowanego przez znane już źródła, ale z jeszcze większą precyzją.

 

W takiej sytuacji wydawało mi się, że szkoda przeznaczać cały czas obserwacyjny satelity Gamma na badania, które niedługo zostaną powtórzone przez GRO, w dodatku – znacznie dokładniej. To tak, jakby upierać się, żeby postawić dwupasmowy most w miejscu, tuż obok którego trwają już prace wykończeniowe przy moście czteropasmowym... Dlatego optowałem, żeby trochę „zaszaleć” i część czasu satelity Gamma poświęcić na zbadanie jednego lub dwóch ciekawych obiektów, na które nie miał okazji spojrzeć COS-B. Oczywiście niosło to ze sobą ryzyko, że okażą się one zbyt słabe do zaobserwowania; wówczas wyznaczone zostaną tylko górne limity emisji gamma. Ale kto nie ryzykuje...

 

Dobrym kandydatem wydawała mi się gromada kulista 47 Tucanae (znana także pod kryptonimem NGC 104). W owym czasie odkryto w niej dwa pierwsze pulsary milisekundowe. Miałem mocne podstawy aby sądzić, że, po pierwsze, takich pulsarów jest w tej gromadzie znacznie więcej, a po drugie, że są one silnymi emiterami promieniowania gamma.

 

Gromada kulista 47 Tucanae (fot. European Southern Observatory)

 

Część uczestników konferencji zgodziła się z moją argumentacją, ale większość uważała, że ryzyko jest zbyt wielkie. Oni chcieli mieć gwarancję uzyskania konkretnych wyników, które można byłoby opublikować w prestiżowych czasopismach, dlatego proponowane przeze mnie wariactwa zupełnie ich nie interesowały. W końcu niektórzy z nich poświęcili satelicie Gamma kilkanaście lat, a ja – zaledwie kilka tygodni...

 

Tak więc zostałem przegłosowany. Miałem jednak nadzieję, że może już w trakcie trwania misji uda się przekonać innych, by Gamma zerknął na 47 Tuc.

 

 

Zawiedzione nadzieje

 

Satelita Gamma został wystrzelony 11 lipca 1990 roku z kosmodromu Bajkonur. Wkrótce po starcie okazało się jednak, że aparatura pomiarowa nie działa poprawnie. Brak zasilania w jednym z urządzeń spowodował, że rozdzielczość kątowa satelity pogorszyła się do ok. 10 stopni, a więc praktycznie przestała istnieć. W tej sytuacji zamiar obserwowania nowych obiektów stał się rzeczywiście bezsensowny. Gdyby nawet Gamma zarejestrował jakieś promieniowanie, nie mógłby stwierdzić, z jakiego ciała niebieskiego ono pochodzi.

 

No, chyba że byłoby to jakieś znane już źródło wyraźnie wybijające się ponad tło, takie jak pulsar Vela lub Krab. Próbowano ratować misję Gammy obserwując właśnie te obiekty (a także Słońce i centrum Drogi Mlecznej); mnie jednak wszystko to przestało już interesować. Tym bardziej, że 5 kwietnia 1991 roku jeden z promów kosmicznych umieścił na orbicie satelitę GRO (którego nazwę zmieniono wówczas na Compton Gamma Ray Observatory; w skrócie CGRO). Stało się to, co przewidywałem: w ciągu 9 lat swego działania CGRO, oprócz odkrycia kilku setek nowych źródeł, pomierzył z wielką dokładnością strumienie ze źródeł już znanych, czym usunął w cień wyniki otrzymane przez satelitę Gamma. Obecnie o Gammie mało już kto pamięta, a Encyclopedia Astronautica stwierdza wręcz, że badania prowadzone przez satelitę w dziedzinie astrofizyki wysokich energii nie przyniosły wielu wartych odnotowania wyników.

 

Uwaga! Pogorszenie rozdzielczości kątowej Gammy nie miało nic wspólnego z działaniem skonstruowanej przez Polaków Telegwiazdy. To urządzenie pracowało całkowicie poprawnie.

 

 

Posłowie

 

Niepowodzenie satelity Gamma nie oznaczało, że polscy naukowcy przestali zajmować się eksperymentami w dziedzinie astronomii gamma. Centrum Badań Kosmicznych PAN uczestniczy w misji INTEGRAL (akronim od INTErnational Gamma Ray Astrophysics Laboratory). Satelita ten, wystrzelony w 2002 roku, ciągle jeszcze działa i bada pochodzące z kosmosu miękkie promieniowanie gamma (fotony o energiach do 10 MeV). Dostarczył on wiele interesujących wyników; ponieważ jednak nie miałem żadnego udziału w ich otrzymaniu, wolałbym, żeby o satelicie napisał ktoś, kto ma większą wiedzę ode mnie.

 

No a co z gromadą kulistą 47 Tuc? Czy miałem rację w swoich przewidywaniach? I tak, i nie. Populacja pulsarów milisekundowych w tej gromadzie jest, jak podejrzewałem, rzeczywiście duża; obecnie znamy w niej jakieś dwa tuziny takich obiektów. 47 Tuc to także pierwsza gromada kulista, z której faktycznie odkryto promieniowanie gamma. Uczynił to jednak dopiero wystrzelony w 2008 roku i działający do dzisiaj satelita Fermi Gamma-ray Space Telescope. Satelicie CGRO nie udało się zarejestrować emisji gamma z 47 Tuc, gdyż jego urządzenia były na to za mało czułe. Można się więc spodziewać, że także satelita Gamma nie byłby w stanie wykryć tej emisji. A zatem moja idea była zasadniczo słuszna, ale trochę pomyliłem się w oszacowaniach ilościowych.