Aleksander Wolszczan - odkrycia

Kosmos to sfera, która spędza sen z powiek astronomom już od wielu wieków. Wciąż odkrywa przed nami swoje nowe zagadki i zadaje kolejne pytania. Na wiele z nich ludzkość zdołała już sobie odpowiedzieć, ale wiele nie wie co jeszcze kryje w sobie kosmos. Wielkość otaczającego nas Wszechświata jest przytłaczająca i nieokiełznana. Dlatego jak wiele niespodzianek może jeszcze kryć w sobie? Wielu znanych i wybitnych uczonych zdołało przez wieki odkryć wiele bardzo ważnych zjawisk, bez których dzisiejsi astronomowie nie mogliby swobodnie pracować.
Profesor Aleksander Wolszczan- współczesny polski radioastronom i astrofizyk, wybitny badacz pulsarów. Ukończył studia astronomiczne na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu (1969), gdzie też uzyskał stopień doktora nauk ścisłych z fizyki (1975) za pracę o widmach pulsarów. Związany od wielu lat z amerykańskimi ośrodkami astronomicznymi - od 1992 r. pracuje jako profesor astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie Stanu Pensylwania (The Pennsylvania State University (Penn State)), prowadząc jednocześnie wykłady na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu.
Urodził się w 1946 r. w Szczecinku. W roku 1968 rozpoczął pracę w Zakładzie Radioastronomii Instytutu Astronomii UMK jako stażysta techniczny. W roku 1969 ukończył studia astronomiczne na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu. W latach 1969-1973 kontynuował pracę w Zakładzie Radioastronomii Instytutu Astronomii UMK w Toruniu, awansując kolejno na stanowiska asystenta i starszego asystenta. W latach 1973-1974 przebywał na stażu naukowym w Max-Planck-Institut fur Radioastronomie w Bonn. W roku 1975 uzyskał stopień doktora nauk ścisłych na postawie pracy: Struktury scyntylacyjne w widmach pulsarów.

W latach 1974-1979 pracował jako asystent, a później adiunkt na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu, a w latach 1979-1982 w Centrum Astronomicznym PAN im. M. Kopernika w Toruniu.

W latach 1982-1983 pracował w Max-Planck-Institut fąr Radioastronomie w Bonn jako visiting scientist, a w latach 1983-1993 w Cornell University, National Astronomy and Ionosphere Center, w Arecibo Observatory w Puerto Rico (jako research associate, a następnie jako senior research associate). W roku 1992 pracował w Princeton University na Wydziale Fizyki (Department of Physics) jako nieetatowy profesor. Od 1992 r. pracuje w Uniwersytecie Stanowym Pensylwania (Department of Astronomy and Astrophysics) jako profesor astronomii i astrofizyki. Od kilkunastu lat związany jest z ośrodkami amerykańskimi: Uniwersytetem w Cornell zawiadującym największym w świecie 300-metrowym radioteleskopem w Arecibo w Puerto Rico i z Uniwersytetem w Princeton .
Aleksander Wolszczan obecnie pracuje na stanowisku profesora Stanowego Uniwersytetu Pensylwańskiego. Raz do roku prowadzi wykłady na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu.

Prof. A. Wolszczan jest członkiem wielu towarzystw naukowych, m.in. American Astronomical Society, American Association for the Advancement of Science, International Union of Radio Science, International Astronomical Union. Polski profesor korzystając z możliwości pracy na największym na świecie radioteleskopie (średnica 305 metrów), zamieszkał w Arecibo na Puerto Rico. Te przenosiny zaowocowały umiłowaniem kultury i kuchni Karaibów oraz. jednym z największych odkryć XX wieku: odnalezieniem pulsara, umarłej gwiazdy, wokół której wirują dwie planety.


Pulsar to szybko obracająca się gwiazda neutronowa o silnym polu magnetycznym, w którym uwięzione są poruszające się cząstki naładowane, ich ruchom towarzyszy kierunkowa emisja periodycznie zmiennego (okres zmienności od ułamka s do kilku s) promieniowania elektromagnetycznego (głównie radiowego). Pulsary to swoiste latarnie morskie, które wysyłają w kosmos snopy światła, pulsacyjnie jak w zegarku. Pulsar to zastygła gwiazda o masie zbliżonej do Ziemi, ale średnicy wynoszącej zaledwie kilkanaście kilometrów. Pulsary zostały odkryte w 1968 roku. Radioastronomowie byli zadziwieni, że jakieś naturalne obiekty mogą wysyłać pulsy radiowe w tak regularny i szybko zmienny sposób. Wkrótce to zjawisko zostało wyjaśnione. W silnym polu magnetycznym gwiazdy neutronowej spiralujące elektrony produkują fale radiowe, które wąskim strumieniem są wysyłane na zewnątrz podobne do snopu światła z reflektora w latarni morskiej. Gwiazda szybko wiruje powodując obracanie się strumienia radiowego po niebie regularnie przecinającego nasz kierunek widzenia. Niektóre pulsary mogą też emitować promienie rentgenowskie, światło bądź promieniowanie gamma, ale najwięcej znamy pulsarów radiowych. Najwolniej wirujące pulsary wysyłają sygnał raz na cztery sekundy, ale te najszybsze powtarzają pulsy w odstępach milisekundowych. W tzw. pulsarach milisekundowych prędkość obrotu gwiazdy neutronowej prawdopodobnie została przyspieszona wskutek wzajemnego oddziaływania z gwiazdą towarzyszącą. Wydaje się zatem, że pulsary te są członkami układów podwójnych. W pulsarze oś pola magnetycznego jest nachylona pod pewnym kątem do jego osi obrotu. Gdy gwiazda wiruje, fale radiowe są wysyłane wzdłuż osi jej pola magnetycznego, opisując okrąg na niebie. Odbieramy impulsy, gdy snop fal radiowych trafia w Ziemię.


Aleksander Wolszczan swego epokowego odkrycia dokonał w 1990 roku i nazwał swój pulsar PSR B 1257+12.W toku dalszych badań okazało się, iż pulsar ,,działa'' niezbyt dokładnie. Zaczął się szereg żmudnych i długotrwałych badań, obliczeń i eksperymentów. Jednak praca Wolszczana ku zdziwieniu wszystkich zaczęła przybierać realny wymiar. W toku badań okazało się, że pracę pulsara przysłaniały krążące po orbitach planety - to one właśnie zakłócały pracę ,,kosmicznych latarni''. W ten oto właśnie sposób Wolszczan odkrył, że istnieją planety poza naszym Układem Słonecznym. Znalazł je w najmniej oczekiwanym miejscu, wokół pulsara znajdującego się około 1400 lat świetlnych od Ziemi. Oczywiście, jak zawsze w przypadku pulsarów, prof. Wolszczan dokonał swego odkrycia metodami radioastronomicznymi. Wydedukował ich istnienie oraz oszacował masy, rozmiary orbit i okresy orbitalne z milisekundowych oscylacji precyzyjnie mierzonych czasów rejestracji impulsów pulsara PSR B1257+12. Wygląda na to, że wokół tego pulsara istnieją trzy planety, przy czym dwie mają masę zbliżoną do Ziemi. Nigdy jednak nie zobaczymy ich wprost, tak jak np. najdalsze planety naszego układu, które – jak Pluton – widoczne są w postaci słabego punktu na kliszach fotograficznych. Jeśli istnieją one rzeczywiście – oznacza to, że planety są ciałami bardzo powszechnymi we Wszechświecie. Jeśli bowiem istnieją wokół „umarłych gwiazd”, to tym bardziej powinny istnieć wokół normalnych „słońc”. Oczywiście, życie na planetach wokół pulsara nie jest możliwe w żadnej formie. Nie można jednak wykluczyć, że kiedyś istniało tam życie, ale zostało unicestwione podczas wybuchu Supernowej, która zresztą mogła ofiarować życie naszej planecie. Unicestwienie jednej cywilizacji w wyniku wybuchu Supernowej, może oznaczać początek życia innej cywilizacji. W roku 1992 wiadomość ta, nieoficjalną drogą przedostała się do Anglii, gdzie Andrew Lyne również odkrył istnienie pojedynczej planety przy pulsarze. Ostatecznie przed zjazdem Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Atlancie, Andrew Lyne oświadczył, iż jego obliczenia są błędne. Wolszczan triumfował, a ten fakt otwierał mu drogę do kariery i do światowej astronomii.
Nagrody i wyróżnienia:
Nauka nie zna granic we współczesnym świecie, a polscy naukowcy już dawno przekroczyli jej granice. Wielu z nich zdecydowało się pracować tam, gdzie znajdowali lepsze warunki przeprowadzania badań, zwłaszcza w dziedzinach, które wymagają dużych nakładów finansowych. Profesor Wolszczan uznanie całego świata naukowego i szereg nagród. Prestiżowe czasopismo „Naturę" uznało odkrycie Wolszczana za najbardziej przełomowe spośród wszystkich opisywanych na jego tamach, dając mu miejsce obok prac Roentgena i Einsteina. Prof. Wolszczan otrzymał m.in. Nagrodę Młodych Polskiego Towarzystwa Astronomicznego (1976), Nagrodę Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej (1992), Nagrodę Fundacji Alfreda Jurzykowskiego (1993), The Best of Whats New - Grand Award of Popular Science Magazine (1994). Trafił również na listę 25 największych odkrywców wszech czasów. Listę tę opublikował "Astronomy" - jeden z najpoważniejszych miesięczników astronomicznych świata. Prof.. Wolszczan otrzymał także medal Mariana Smoluchowskiego za rok 2001 otrzymał za wybitne osiągnięcia naukowe, a w szczególności za odkrycie pierwszego pozasłonecznego układu planetarnego. Odkrywca planet otrzymał prestiżowy tytuł Evan Pugh Professor - najwyższe wyróżnienie Uniwersytetu Stanowego w Pensylwanii (gdzie też zatrudniony jest jako profesor) Taki tytuł nosić może tylko 1 proc. (zaledwie 25 osób) całej kadry profesorskiej tej amerykańskiej uczelni. Uczelnia honoruje nim profesorów należących do międzynarodowej czołówki w swojej dziedzinie, podnoszących poziom nauczania i badań oraz wykazujących się doskonałą umiejętnością przekazywania wiedzy studentom. Nominacja niesie ze sobą awans finansowy i znaczne środki na badania naukowe. Aleksander Wolszczan ciągle ma polskie obywatelstwo, a w Stanach Zjednoczonych pracuje dzięki zielonej karcie. Polski duchem astronom, który ma duże szansę, aby otrzymać Nagrodę Nobla dostanie ją jednak pod flagą amerykańską. Jak w kraju, który przeznacza zaledwie 0,5 procenta swojego dochodu narodowego na badania naukowe można mieć szansę na nagrodę Nobla?

Rysunek przedstawia porównanie rozmiarów i odległości Słońca i trzech najbliższych mu planet (Merkurego, Wenus i Ziemi) z odkrytymi przez Wolszczana planetami krążącymi wokół pulsara PSR B1257+12'.
Uwaga: odleglości przedstawione są w innej skali niż rozmiary gwiazd i planet - te ostatnie znacznie powiększono dla czytelności obrazu.

Grupie polskich astronomów z California Institute of Technology i Pennsylvania State University udało się jako pierwszym określić masy planet krążących wokół pulsara poprzez precyzyjne pomiary zmian okresu potrzebnego na obiegnięcie przez nie gwiazdy.
Odkrycie zostało ogłoszone na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego przez dr. Macieja Konackiego z Caltechu i Aleksandra Wolszczana, profesora astronomii z Penn State. Masy dwóch spośród trzech planet obiegających odległą o 1500 lat świetlnych, szybko wirująca gwiazdę w Pannie wynoszą odpowiednio 4,3 i 3,0 masy Ziemi. Błąd określono na 5 procent wartości.
Dwie zważone planety krążą wokół pulsara po orbitach leżących prawie w jednej płaszczyźnie. Jeśli trzecie ciało również spełnia ten warunek, oznacza to że jego masa to około dwie masy ziemskiego Księżyca. Pomiary te dostarczają przekonujących dowodów, że planety musiały powstać z dysku materii otaczającego pulsar w podobny sposób, w jaki wyewoluowały planety Układu Słonecznego.

Orbity trzech planet spełniają podobne proporcje jak te, po których krążą Merkury, Wenus i Ziemia. Czyni to oba systemy podobnymi do siebie. Planety Wolszczana są prekursorami innych planet typu ziemskiego jakie zostaną odkryte w okolicach pobliskich gwiazd przez przyszłe misje: Space Interferometry Mission i Terrestrial Planet Finder.

"Zaskakujące jest to, że układ planet wokół pulsara 1257+12 bardziej przypomina nasz system niż jakikolwiek inny system planetarny odkryty wokół gwiazdy podobnej do Słońca. To zdaje się sugerować, że powstawanie planet jest procesem bardziej uniwersalnym niż dotąd sądzono" - powiedział Konacki.
"To odkrycie i uderzające podobieństwo układu planetarnego pulsara do wewnętrznej części naszego systemu planetarnego dostarcza ważnych wskazówek do planowania przyszłego poszukiwania planet podobnych do Ziemi krążących wokół najbliższych gwiazd" - powiedział Wolszczan


Planety pozasłoneczne. 2 - Kalendarium odkryć
1992 - Polski astronom Aleksander Wolszczan odkrył pierwsze planety poza naszym Układem Słonecznym. Planety Wolszczana krążą wokół pulsara - gwiazdy "martwej" zupełnie innej niż Słońce. Nie nadają się do zamieszkania, bo omiata je zabójcze promieniowanie macierzystej gwiazdy.
1995 - Szwajcarscy astronomowie Michel Mayor i Didier Queloz poinformowali o znalezieniu planety na orbicie Pegaza 51 - gwiazdy podobnej do naszego Słońca, oddalonej od nas o 42 lata świetlne. Zaraz potem ruszyła cała lawina nowych odkryć. W ciągu sześciu kolejnych lat metodą spektroskopową (pomiarów przesunięcia linii widm gwiazd) wytropiono ok. 80 obcych planet.
1999 - Dwie grupy amerykańskich astronomów ogłosiły równocześnie, że wokół gwiazdy HD209458 krąży planetopodobny obiekt. Do wczoraj była to jedyna planeta odkryta metodą fotometryczną (mierzenia jasności gwiazd).
2002 - Polscy astronomowie poinformowali, iż najpewniej odkryli aż 46 planet spoza Układu Słonecznego. Dzięki temu o połowę wydłużyła się lista znanych układów planetarnych w naszej Galaktyce, a przez to zwiększyła się szansa, że w Kosmosie znajdziemy drugą Ziemię, a może też i życie. Nowa metoda poszukiwań zastosowana przez Polaków jest genialnie prosta, tania, szybka i masowa. Dotychczasowe przypominały łowienie ryb na wędkę. Nasi astronomowie zarzucili zaś sieć i zgarnęli całą ławicę planet krążących wokół gwiazd tysiące lat świetlnych od Ziemi. Do tej pory łowcy planet wybierali sobie konkretną gwiazdę, mierzyli jej ruch i sprawdzali czy nie ulega on zakłóceniu wskutek grawitacyjnego popychania towarzyszącej planety. Polacy zdecydowali się na coś zupełnie innego - jednoczesne obserwowanie wielu gwiazd i wyłapywanie niezwykle subtelnych zmian w ich jasności. Dlaczego? Bo jeśli wokół gwiazdy krąży planeta to co pewien czas powinna nieco osłabić jej widoczny z Ziemi blask. Takie badania można prowadzić za pomocą bardzo niepozornych teleskopów, które kosztują setki razy mniej niż największe maszyny na świecie. Dokonanie Polaków dowodzi, że można prowadzić przełomowe badania astronomiczne nie dysponując setkami milionów dolarów. Metodę "masowego odkrywania planet" opracowali: prof. Andrzej Udalski, kierownik projektu OGLE, prof. Marcin Kubiak, dr Michał Szymański z Instytutu Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego oraz prof. Bohdan Paczyński, pracujący na Uniwersytecie Princeton.


Bibliografia:
- Internet
- Encyklopedia multimedialna
- ‘Świat wiedzy’