G

dzie astronom nie mo˝e, tam Einsteina
poÊle – chcia∏oby si´ powiedzieç, po-
dziwiajàc kolejne osiàgni´cie bada-

czy odleg∏ych rejonów kosmosu, którzy w
obserwacjach wykorzystujà przewidziane
przez genialnego uczonego zjawisko soczew-
kowania grawitacyjnego. Wspomo˝ony so-
czewkà grawitacyjnà orbitalny teleskop
rentgenowski Chandra osiàgnà∏ zdolnoÊç
rozdzielczà 0.00002 sekundy ∏uku, która po-
zwoli∏aby mu dojrzeç trzycentymetrowe ka-
myki na Ksi´˝ycu.

Chandra nie oglàda∏ jednak Ksi´˝yca, lecz

odleg∏y od nas o 11 mld lat Êwietlnych kwa-
zar o oznaczeniu katalogowym H1413+117,
znany równie˝ pod nazwà „koniczynka”.
Obiekt ten, który z Ziemi widzimy jako nie-
pozorny punkt Êwietlny w gwiazdozbiorze
Wolarza, w rzeczywistoÊci jest jednym z naj-
jaÊniejszych we WszechÊwiecie: emituje ty-
le energii, co kilkadziesiàt bilionów gwiazd
podobnych do S∏oƒca. Ca∏a ta energia po-
chodzi z po∏o˝onego w centrum kwazara ob-

szaru o rozmiarach Uk∏adu S∏onecznego.
Poniewa˝ szczegó∏y mechanizmu jej wyzwa-
lania pozostajà niewyjaÊnione, wszelkie da-
ne o procesach zachodzàcych w owym ob-
szarze sà niezwykle cenne.

Odkryty w 1987 roku H1413+117 wyglà-

da∏ na pierwszych zdj´ciach jak czterolist-
na koniczynka. KtóryÊ z odkrywców (dziÊ
ju˝ nie bardzo wiadomo który) nazwa∏ go
wi´c koniczynkà – i to okreÊlenie si´ przy-
j´∏o. Poczàtkowo nie wykluczano, ˝e koni-
czynka jest grupà czterech niezale˝nych
obiektów, które przez przypadek ustawi∏y
si´ niemal na jednej linii widzenia. Szybko
okaza∏o si´ jednak, ˝e wszystkie jej „listki”
majà identyczne widma, a ich jasnoÊci fluk-
tuujà w sposób zsynchronizowany: jeÊli li-
stek A rozb∏yskuje lub przygasa, to listki B,
C i D naÊladujà go z opóênieniem odpowied-
nio 5, 9 i 16 dni. Nikt ju˝ nie mia∏ wàtpliwo-
Êci, ˝e listki sà wytworzonymi przez soczew-
k´ grawitacyjnà obrazami tego samego
obiektu. W roli soczewki wyst´puje w tym

ASTRONOMIA

Tajemnice koniczynki

SOCZEWKA GRAWITACYJNA UKAZUJE WN¢TRZE KWAZARA. MICHA¸ RÓ˚YCZKA

8

ÂWIAT NAUKI WRZESIE¡ 2004

pano

rama

Pomiary Êwiat∏a s∏onecznego

docierajàcego do powierzchni

Ziemi metodami radiometrycznymi

dajà ró˝ne wyniki w poszczególnych

rejonach. Poza tym prowadzone

by∏y tylko do lat dziewi´çdziesiàtych.

Innym pomiarem mo˝e byç

okreÊlanie iloÊci Êwiat∏a odbitego

od Ziemi, obserwowanego

na zaciemnionej cz´Êci Ksi´˝yca.

Wyniki uzyskane przez Enrica

Palle’ego i jego zespó∏ z Big Bear

Solar Observatory w Kalifornii

wskazujà na os∏abienie zaciemnienia

Ziemi w latach 1984–2000,

co sugeruje mniejsze zachmurzenie

(chmury odbijajà promieniowanie

s∏oneczne). Jednak od roku 2000

jasnoÊç Êwiecenia Ziemi wzrasta,

co wskazywa∏oby, ˝e dociera

do niej mniej Êwiat∏a.

GLOBALNE

ZACIEMNIENIE

NASA/STScI/D. TURNSHEK

Êwiadczàce, ˝e podobne zjawisko wyst´puje
równie˝ na pó∏kuli po∏udniowej.

G∏ównym winowajcà wydajà si´ aerozole,

których fazà rozproszonà sà czàstki o roz-
miarach mikrometrów lub mniejsze: siarcza-
ny, sadza, py∏, a nawet sól morska. Sàdzi si´,
˝e majà one wp∏yw na tendencj´ do och∏a-
dzania si´ klimatu, jak w przypadku niewiel-
kiego obni˝enia globalnej temperatury ob-
serwowanego od oko∏o 1945 do 1975 roku.
Prócz hamowania dalszego wzrostu tempe-
ratury aerozole komplikujà modelowanie glo-
balnego ocieplenia. Ich czàstki dzia∏ajà jak
jàdra kondensacji pary wodnej. Mo˝e to
prowadziç do zwi´kszania zachmurzenia
– zjawiska zwanego poÊrednim efektem aero-
zolowym – powodujàcego odbijanie promie-
niowania s∏onecznego.

Zaciemnienie S∏oƒca ma równie˝ wp∏yw

na obieg wody. Wed∏ug ogólnie przyj´tych
poglàdów podwy˝szenie globalnych tempe-
ratur oznacza zwi´kszenie parowania wody
z mórz i jej opadów w postaci deszczu na
làdy. Jednak wed∏ug symulacji wykonanej

przez Liepert na planecie zaciemnionej przez
aerozole i chmury para wodna i deszcz po-
zostajà w atmosferze oko∏o pó∏ dnia d∏u˝ej,
ni˝ gdyby nie by∏o aerozoli. „Ca∏a ta dysku-
sja na temat globalnego ocieplenia toczy si´
zawsze wokó∏ temperatury – zauwa˝a Lie-
pert. – Tymczasem sàdz´, ˝e powinniÊmy za-
stanowiç si´ bardziej nad aspektami bilansu
energii i bilansu wody”.

Cohen zwraca uwag´, ˝e zaciemnienie

mo˝e mieç konsekwencje dla rolnictwa –
wiadomo, ˝e produktywnoÊç Êwiat∏olubnych
roÊlin uprawnych, takich jak papryka i pomi-
dory, maleje o procent z ka˝dym procentem
zmniejszania si´ nas∏onecznienia. Niektóre
gatunki roÊlin rosnà jednak lepiej w ∏agod-
niejszym, rozproszonym Êwietle.

Obecnie naukowcy nadal gromadzà dane

na temat zaciemnienia i zastanawiajà si´
nad wp∏ywem tego zjawiska na klimat. „To
b´dzie niezwykle trudne zadanie – mówi Ra-
manathan, majàc na uwadze nieprzewidy-
walnoÊç wyników. – Nie wiemy, jaka jest wia-
rygodnoÊç pomiarów”.

n

KWAZAR H1413+117

(„koniczynka”) oglàdany

przez teleskop Hubble’a.

Kolorami oznaczono nat´˝enie

Êwiat∏a widzialnego

(maksimum – kolor bia∏y).

pano

rama

W niektórych galaktykach
niewielki obszar centralny
emituje olbrzymie iloÊci energii
w ró˝nych zakresach widma
elektromagnetycznego. Jest wtedy
okreÊlany jako aktywne jàdro.
W zakresie widzialnym jàdro mo˝e
byç tak jasne, ˝e reszta galaktyki
ca∏kowicie ginie w jego blasku.
Galaktyki, w których nie widaç
praktycznie nic oprócz jàdra,
noszà nazw´ kwazarów
(quasi-stellar – gwiazdopodobny).
Przejawy ró˝nego typu aktywnoÊci
obserwuje si´ u oko∏o 5% du˝ych
galaktyk. Oprócz du˝ej jasnoÊci
jàdra mogà to byç gwa∏towne
ruchy materii, a nawet wyp∏yw
materii na zewnàtrz galaktyki.
Wszystkie te zjawiska mo˝na
objaÊniç, zak∏adajàc, ˝e ich
„motorem” jest supermasywna
czarna dziura. Przyciàgana
przez nià materia formuje dysk
(tzw. dysk akrecyjny), w którym
zbli˝a si´ do dziury po ciasno
zwini´tej spirali, rozgrzewajàc si´
przy tym stopniowo i emitujàc
kolejno promieniowanie widzialne,
ultrafioletowe oraz rentgenowskie.
Gwa∏towne ruchy i wyp∏ywy
najprawdopodobniej sà
spowodowane obecnoÊcià
silnych pól magnetycznych
(podobne zjawiska obserwujemy
w znacznie mniejszej skali w
atmosferze S∏oƒca).

GALAKTYKI

I KWAZARY

NASA/CXC/M. WEISS

WRZESIE¡ 2004 ÂWIAT NAUKI

9

przypadku galaktyka oddalona od nas
o oko∏o 7 mld lat Êwietlnych. Ponie-
wa˝ nie jest ona idealnà kulà ani nie
le˝y dok∏adnie na jednej linii z kwa-
zarem, drogi promieni Êwietlnych wy-
twarzajàcych poszczególne obrazy
majà ró˝ne d∏ugoÊci: w przypadku
obrazów B, C i D sà odpowiednio
d∏u˝sze o 5, 9 i 16 dni Êwietlnych ni˝
w przypadku obrazu A, co t∏umaczy
obserwowane opóênienia zmian ja-
snoÊci (jeden dzieƒ Êwietlny to oko∏o
86 Êrednic orbity Ziemi).

W Êwietle widzialnym obrazy kwa-

zara by∏y wielokrotnie oglàdane przez
teleskopy naziemne i Kosmiczny Te-
leskop Hubble’a. Chandra pozwoli∏
je obejrzeç w promieniach rentge-
nowskich. Okaza∏o si´ wtedy, ˝e tak
jak w Êwietle widzialnym jeden z ob-
razów jest wyraênie jaÊniejszy od po-
zosta∏ych. Obliczony dla niego stosu-
nek jasnoÊci rentgenowskiej do
jasnoÊci w Êwietle widzialnym ma jed-
nak wartoÊç znacznie wi´kszà ni˝ ta-
ki sam stosunek obliczony dla innych
obrazów. Z pozoru k∏óci si´ to z fun-
damentalnà w∏aÊciwoÊcià soczewek
grawitacyjnych, które w odró˝nieniu
od zwyk∏ych soczewek sà doskonale
achromatyczne (Êwiat∏o o ró˝nej d∏u-
goÊci fali skupiajà w tym samym miej-
scu). W rzeczywistoÊci nie ma tu jed-
nak ˝adnej sprzecznoÊci. Galaktyka
jest zbiorem gwiazd, z których ka˝-
da mo˝e staç si´ mikrosoczewkà gra-
witacyjnà, dzia∏ajàcà niezale˝nie od
soczewki galaktycznej. Gdy taka mi-
krosoczewka znajduje si´ dostatecz-
nie blisko linii ∏àczàcej Ziemi´ z cen-
trum kwazara, wytwarza dodatkowy
obraz niewielkiego obszaru central-
nego, z którego pochodzà promienie
rentgenowskie. Obraz ten nak∏ada si´
na jeden z obrazów wytworzonych
przez soczewk´ galaktycznà i selek-
tywnie wzmacnia go w zakresie rentgenow-
skim. Podobny efekt zaobserwowano nie-
dawno w znacznie mniejszej skali w naszej
Galaktyce, gdzie w roli „g∏ównej soczewki”
wystàpi∏a gwiazda, a dodatkowe wzmocnie-
nie obrazu spowodowane by∏o przez obie-
gajàcà jà planet´ [patrz: Micha∏ Ró˝yczka
„Polski sposób na planety”,

PANORAMA

;

Âwiat Nauki, czerwiec 2004].

Zespo∏em, który zajrza∏ w g∏àb kwazara,

kierowa∏ George Chartas z Penn State Uni-
versity. Na podstawie zebranych dotychczas
danych naukowcy stwierdzili, ˝e energia
wyÊwiecana przez koniczynk´ zostaje wy-

zwolona podczas spadku materii na czarnà
dziur´ o masie oko∏o 3 mld razy wi´kszej
od masy S∏oƒca. Nie jest to jednak wszyst-
ko, czego mo˝emy dowiedzieç si´ o tym
obiekcie. Efekt dodatkowego wzmocnienia
promieniowania rentgenowskiego b´dzie
widoczny jeszcze przez kilka lat, po których
soczewkujàca gwiazda znajdzie si´ tak da-
leko od linii ∏àczàcej Ziemi´ z centrum kwa-
zara, ˝e przestanie nam s∏u˝yç jako teleskop
grawitacyjny. Zanim to nastàpi, dalsze obser-
wacje koniczynki „wyostrzà” obraz centrum,
a byç mo˝e nawet poka˝à, jak wyglàda bez-
poÊrednie otoczenie czarnej dziury.

n

GALAKTYKA

znajdujàca si´ mi´dzy Ziemià i kwazarem

dzia∏a jako soczewka grawitacyjna, która wytwarza

obrazy A, B, C i D. Obraz A jest dodatkowo wzmocniony

przez jednà z gwiazd w galaktyce.

W CENTRUM JÑDRA KWAZARA

tkwi supermasywna

czarna dziura (ciemny owal) otoczona dyskiem

akrecyjnym (od niebieskiego do ˝ó∏tego). Wi´kszoÊç

materii przep∏ywajàcej przez dysk wpada do czarnej

dziury; niewielka jej cz´Êç zostaje wypchni´ta z otoczenia

dziury przez ciÊnienie promieniowania i podobne

do obserwowanych na S∏oƒcu efekty zwiàzane

z obecnoÊcià pól magnetycznych (czerwony). Bia∏y kontur

otacza obszar o rozmiarach orbity Plutona, który

uda∏o si´ zaobserwowaç za pomocà teleskopu Chandra.

GALAKTYKA

èRÓD¸O

D

D

C

C

B

B

A

A

GWIAZDA

SOCZEWKUJÑCA

WIDOK Z CHANDRY