SIERPIE¡ 2004 ÂWIAT NAUKI

13

pano

rama

C

zapki z g∏ów przed ciemnà materià:
oto jedno z przes∏aƒ astronomii XX
wieku. JakieÊ niewidoczne tworzywo

rzàdzi kosmosem i decyduje o ruchach zwy-
k∏ej materii, doprowadzajàc rewolucj´ koper-
nikaƒskà do absurdu i ka˝àc nam pogodziç
si´ z ostatecznà utratà uprzywilejowanego
miejsca w wielkim porzàdku rzeczy. Na-
ukowcy zaczynajà jednak podejrzewaç, ˝e
owa lekcja pokory zasz∏a za daleko. Okazu-
je si´ bowiem, ˝e ˝yczenia ciemnej materii
nie zawsze sà potulnie spe∏niane przez zwy-
k∏à materi´.

Podejrzenia co do „niepos∏uszeƒstwa” zwy-

k∏ej materii pojawi∏y si´ w ostatnim dziesi´-
cioleciu, kiedy to obserwatorom uda∏o si´
g∏´biej zajrzeç w przestrzeƒ, a co za tym
idzie – dalej cofnàç w czasie. Zgodnie ze
standardowym modelem ciemnej materii ga-
laktyki powstajà hierarchicznie: jako pierw-
sze pojawiajà si´ subgalaktyczne zg´stki, któ-
re powoli ∏àczà si´ w dojrza∏e galaktyki.
Jednak˝e niektóre galaktyki najwyraêniej
zrobi∏y falstart: osiàgn´∏y wielkie rozmiary
zbyt wczeÊnie. „Masywne galaktyki musia-
∏y rosnàç w bardzo szybkim tempie – znacz-
nie szybciej, ni˝ to wynika z teorii” – mówi
Reinhard Genzel z Max-Planck-Institut für
Extraterrestrische Physik w Garching w
Niemczech.

Dzi´ki obserwacjom w podczerwieni

stwierdzono, ˝e wielkie galaktyki istnia∏y
ju˝ par´ miliardów lat po Wielkim Wybu-
chu, czyli – wedle standardów kosmologicz-
nych – bardzo wczeÊnie. W wielu takich
obiektach znajdujà si´ dojrza∏e gwiazdy, co
oznacza, ˝e musia∏y powstaç jeszcze wczeÊ-
niej. Jakby tego by∏o ma∏o, du˝e galaktyki
zawierajà wi´cej pierwiastków ci´˝szych
od helu ni˝ ich ma∏e krewniaczki; sà wi´c
od nich starsze, co podwa˝a paradygmat
hierarchiczny.

Ostatnie osiàgni´cia Genzela i jego wspó∏-

pracowników jeszcze bardziej komplikujà to
zagadnienie. Naukowcy ci badali galaktyki
submilimetrowe, nazwane tak dlatego, ˝e sà
silnymi êród∏ami fal elektromagnetycznych
o d∏ugoÊci nieco mniejszej ni˝ milimetr. Takie
fale sà jednak bardzo trudne do zarejestro-
wania, tote˝ pomimo ˝e galaktyki submili-
metrowe nale˝à do najjaÊniejszych obiektów
we WszechÊwiecie, odkryto je dopiero w 1997
roku. Zespó∏ Genzela wyznaczy∏ pr´dkoÊci
orbitalne ob∏oków gazowych w 11 takich

obiektach, dokonujàc tym samym pierwsze-
go dok∏adnego pomiaru masy galaktyk we
wczesnym WszechÊwiecie. Otrzymane war-
toÊci przekraczajà 100 mld mas S∏oƒca i do-
równujà masom najwi´kszych galaktyk ist-
niejàcych wspó∏czeÊnie. Z ekstrapolacji
rezultatów prac zespo∏u na ca∏e niebo wyni-
ka, ˝e we wczesnym WszechÊwiecie istnia∏o
50 mln takich okazów wagi ci´˝kiej – 100 ra-
zy wi´cej, ni˝ przewiduje teoria.

„Majà absolutnà racj´ – przyznaje Carlos

Frenk, teoretyk z University of Durham w
Wielkiej Brytanii. – W modelach, które otrzy-
maliÊmy trzy lata temu, na wczesnych eta-
pach ewolucji WszechÊwiata wielkie galak-
tyki pojawia∏y si´ zbyt rzadko”. Niektórzy
astronomowie sà zdania, ˝e odkrycia grupy
Genzela podwa˝ajà samà koncepcj´ ciem-
nej materii. Inni (wÊród nich Genzel i Frenk)
twierdzà jednak, ˝e ciemna materia zacho-
wuje si´ tak, jak powinna, a g∏ównym êró-
d∏em problemów jest zmieszana z nià zwy-
k∏a materia.

Ciemna materia wydaje nam si´ egzotycz-

na, ale kosmolodzy uwa˝ajà jà za esencj´
prostoty. Jest „ch∏odna”, ma niewielkà ener-
gi´ i reaguje jedynie na si∏´ grawitacji. W
przeciwieƒstwie do niej zwyk∏a materia to
istny kocio∏ pe∏en reakcji jàdrowych, fal ude-
rzeniowych, pól magnetycznych, turbulen-
cji, s∏owem – ba∏agan, ˝artobliwie nazywa-
ny przez kosmologów gastrofizykà.

Modele kosmologiczne zak∏adajà zazwy-

czaj, ˝e gdy ciemna materia si´ skupia, to
zwyk∏a materia po prostu za nià podà˝a. Jed-
nak gastrofizyka mocno komplikuje ten pro-
sty obraz. Cz´Êç skupiajàcego si´ gazu prze-

REINHARD GENZEL I IN.;

AS

TROPHISCICAL JOURNAL

, TOM 584; 2003. PRZEDRUK ZA ZGODÑ AAS

Galaktyka odkryta w zesz∏ym
roku przez Alana Stocktona
z University of Hawaii w Manoa
i jego wspó∏pracowników zosta∏a
uznana za niezwyk∏à nawet
przez przyzwyczajonych
do niespodzianek astronomów.
Mimo ˝e obserwujemy jà
we wczesnym okresie ˝ycia
WszechÊwiata (oko∏o 2.6 mld lat
po Wielkim Wybuchu), jest ju˝
masywna (zawiera oko∏o 300 mld
gwiazd) i dojrza∏a (jej czerwonawa
barwa oznacza, ˝e owe gwiazdy
majà ju˝ co najmniej 2 mld lat).
Co wi´cej, wydaje si´, ˝e podobnie
jak nasza Galaktyka ma kszta∏t
dysku. Taki dysk nie przetrwa∏by,
gdyby galaktyka Stocktona
zderzy∏a si´ z innà du˝à galaktykà.
Z kolei podczas zderzeƒ
galaktyk zostajà zainicjowane
gwa∏towne i bardzo wydajne
procesy gwiazdotwórcze.
JeÊli galaktyka Stocktona
nie zderza∏a si´ z sàsiadkami,
to trudno zrozumieç, w jaki
sposób zdo∏a∏a wytworzyç tak
du˝o gwiazd w tak krótkim czasie.

NADPROGRAMOWA

GALAKTYKA

ASTROFIZYKA

Bóle dojrzewania

WIELKIE GALAKTYKI UROS¸Y ZA SZYBKO. GEORGE MUSSER

ZBYT WIELKA, ZBYT WCZEÂNIE?

Materia o masie 300 mld mas
S∏oƒca zebra∏a si´ w ogromnej
galaktyce J02399 ju˝ wtedy,
gdy WszechÊwiat mia∏ zaledwie
2.4 mld lat. Jej mas´ oszacowano,
mierzàc pr´dkoÊci, z jakimi
w J02399 poruszajà si´ czàsteczki
tlenku w´gla (którego g´stoÊç
oznaczono kolorem). Znajdujàcy
si´ w galaktyce py∏ (linie
konturowe) zdradza jej kszta∏t.

14

ÂWIAT NAUKI SIERPIE¡ 2004

pano

rama

kszta∏ca si´ w gwiazdy, a wiatry i eksplozje
gwiazdowe wypychajà jego niewykorzystane
zapasy z powrotem w przestrzeƒ mi´dzygalak-
tycznà; pojawia si´ zatem ujemne sprz´˝enie
zwrotne. Taka rewolta jest najskuteczniejsza
w ma∏ych zag´szczeniach ciemnej materii,
gdzie grawitacja jest zbyt s∏aba, by przeciw-
dzia∏aç utracie gazu. Zbudowaç ma∏à galak-
tyk´ jest zatem trudniej, ni˝ si´ wydaje. Z dru-
giej strony w wielkich galaktykach te same
zjawiska mogà wr´cz zwi´kszyç wydajnoÊç
procesów gwiazdotwórczych.

Obecnie kosmolodzy uwzgl´dniajà w swo-

ich symulacjach owo sprz´˝enie zwrotne,
ale obserwacje wykonane przez zespó∏ Gen-
zela sugerujà, ˝e nie posun´li si´ w tym wy-
starczajàco daleko. Frenk i jego wspó∏pra-
cownicy podejrzewajà, ˝e wielkie gwiazdy
o du˝ych mocach promieniowania sà bar-

dziej rozpowszechnione, ni˝ dotàd przyjmo-
wano. Inna grupa, kierowana przez Giana
Luigiego Granata z Obserwatorium Astro-
nomicznego w Padwie, postuluje, ˝e olbrzy-
mie czarne dziury w centrach galaktyk dzia-
∏ajà jak swego rodzaju termostat: po∏ykajà
materi´ traconà przez gwiazdy, dzi´ki cze-
mu gaz, z którego mogà powstaç nast´pne
pokolenia gwiazdowe, unika przegrzania i
pozostaje w galaktyce. W obu przypadkach
dodatkowe sprz´˝enie zwrotne powoduje,
˝e przemiana gazu w gwiazdy przebiega
gwa∏townie, a nie stopniowo, jak sugerowa∏
paradygmat hierarchiczny.

Tak wi´c choç to ciemna materia rzàdzi

ogólnà historià kosmosu, mo˝emy si´ pocie-
szaç, ˝e zwyk∏a materia daje mu ˝ycie i ∏ago-
dzi Êlepe si∏y natury – tak jak kwietnik ∏ago-
dzi surowoÊç wybetonowanej ulicy.

n

M

imo medialnej wrzawy wokó∏ gene-
tycznie zmodyfikowanych roÊlin
uprawnych, sà one stosunkowo ∏a-

twe w kontroli w porównaniu z tym, co cze-
ka nas na dalszym etapie, kiedy pojawià si´
genetycznie zmodyfikowane owady. Choç te-
renowe badania takich owadów to w wi´k-
szoÊci przypadków odleg∏a przysz∏oÊç, spe-
cjaliÊci zwracajà uwag´ na szybki post´p w
tej dziedzinie i sugerujà, by ustawodawcy
ju˝ teraz zacz´li tworzyç przepisy dotyczàce
potencjalnego wp∏ywu tego typu organizmów
na Êrodowisko i zdrowie publiczne.

Zadaniem transgenicznych owadów ma

byç walka ze szkodnikami i chorobami
atakujàcymi ludzi, roÊliny i owady po˝ytecz-
ne, na przyk∏ad pszczo∏y. Naukowcy spodzie-
wajà si´, ˝e zwiàzane z tym zagro˝enia b´-
dà niewielkie, jednak nie zosta∏y one jeszcze
zbadane. „Nie chodzi o zwi´kszenie trwa-
∏oÊci pomidorów* – zauwa˝a Thomas Scott,
entomolog z University of California w Davis.
– Chodzi o ˝yjàce na swobodzie organizmy
˝ywiàce si´ ludzkà krwià i przenoszàce groê-
ne choroby”.

Badacze chcà przede wszystkim wiedzieç,

które agencje b´dà udzielaç zezwoleƒ na
mi´dzystanowy przewóz genetycznie zmo-

dyfikowanych owadów i ich ostateczne uwal-
nianie do Êrodowiska. Ze wzgl´du na zakres
ewentualnych zastosowaƒ takich organiz-
mów uprawnienia regulacyjne w tej dzie-
dzinie mogà mieç: Agencja ds. ˚ywnoÊci i
Leków (FDA), Agencja Ochrony Ârodowiska
(EPA) i Departament Rolnictwa. Nie jest jed-
nak jasne, jak b´dzie wyglàdaç podzia∏ i
koordynacja ich kompetencji nadzorczych
– informuje og∏oszony w styczniu raport nie-
zale˝nej organizacji Pew Initiative on Food
and Biotechnology. Istnienie obszarów ju-
rysdykcji wspólnych dla ró˝nych organów
stwarza ryzyko, ˝e badacze – uzyskawszy
zgod´ jednej agencji – mogà nieoczekiwa-
nie dowiedzieç si´, ˝e potrzebna jest jeszcze
zgoda drugiej lub trzeciej.

Naukowcy oczekujà te˝ jasnych wy-

tycznych dotyczàcych oceny ryzyka do przy-
gotowywania wniosku o zgod´ na trwa∏e
uwolnienie danego organizmu do Êrodowi-
ska – wyjaÊnia Marjorie Hoy, entomolog z
University of Florida, która przeprowadzi∏a
ju˝ niewielkie terenowe badania transge-
nicznego drapie˝nego roztocza wyposa˝one-
go w znacznik genetyczny. Nie jest jednak
pewna, jakie dzia∏ania prawne sà wymagane
przed jego trwa∏ym uwolnieniem do Êrodowi-

BIOTECHNOL

OGIA

Bezpaƒskie stwory

KTO MA NADZOROWAå TRANSGENICZNE STAWONOGI. JR MINKEL

KOMAR

mo˝e zostaç

genetycznie zmodyfikowany tak,

˝e utraci zdolnoÊç przenoszenia

zarodêca malarii.

TONY BRAIN

Science Photo Librar

y