Astronomowie odkryli w kosmosie gwiazdy nowego typu. Na pierwszy rzut oka wyglądało, iż badane obiekty to gwiazdy neutronowe, złożone głównie z neutronów upakowanych jeszcze gęściej niż protony i neutrony w jądrze. Gwiazdę neutronową porównuje się więc czasem do gigantycznego jądra atomowego. Ponieważ materia jest tam upakowana niezwykle gęsto, taka gwiazda o masie zbliżonej do masy Słońca ma średnicę zaledwie 12-24 km. Łyżeczka materii z wnętrza gwiazdy neutronowej ważyłaby na Ziemi miliardy ton.

Porównanie gwiazdy neutronowej i kwarkowej o takiej samej masie jak masa Słońca

Okazuje się, że może istnieć coś jeszcze gęstszego. Jeśli ponad 400 neutronów będzie znajdować się obok siebie to nastąpi rozkład na kwarki i zamiana kwarków dolnych d na kwarki dziwne s. Taki twór składający się z trzech typów kwarków - dolnego i górnego (tworzą naszą ziemską materię) oraz dziwnego (wchodzi m.in. w skład nietrwałych cząstek - hiperonów, które uzyskuje się laboratoriach) w jednakowych ilościach nazwano materią kwarkową. Ponieważ żadna substancja w naszym otoczeniu nie zawiera kwarka dziwnego częściej używa się nazwę dziwadełko lub materia dziwna.
Dziwna materia jest bardzo trwała i stabilna, a do utrzymania kwarkowej gwiazdy w całości wcale nie potrzeba siły grawitacji. Gdyby grawitacja nagle znikła, zwykła gwiazda rozleciałaby się pod naporem wewnętrznego ciśnienia. To samo stałoby się z gwiazdą neutronową. Natomiast gwiazda dziwna (kwarkowa) co najwyżej troszkę by się rozdęła! Gwiazdy dziwne pozostają związane w całość dzięki specyficznym siłom, z jakimi kwarki oddziałują na siebie nawzajem.
Hipotetyczne niewielkie skrawki dziwnej materii zwane dziwadełkami byłyby zagrożeniem dla zwykłej materii. W zetknięciu z takim dziwadełkiem jądra naszej materii byłyby przeciągane na stronę dziwadełka i zamieniałyby się w dziwną materię. Co ciekawe, wystarczyłoby, żeby we wnętrzu gwiazdy neutronowej powstał mały zarodek kwarkowej materii. Od razu zacząłby pochłaniać neutrony wokół i rosnąć ich kosztem. Po chwili cała gwiazda neutronowa zmieniłaby się w kwarkową materię. Nie można wykluczyć, że niektóre obserwowane przez nas gwiazdy neutronowe to w rzeczywistości gwiazdy kwarkowe. Jeśli znajdziemy obiekty o promieniu wyraźnie mniejszym od 10 km to nie jest to gwiazda neutronowa lecz kwarkowa.
Pierwsza podejrzana o dziwność gwiazda to pulsar 3C58 z konstelacji Kasjopei oddalony 10 tysięcy lat świetlnych od Ziemi. Zespół Davida Helfanda z Columbia University określił jej temperaturę na ok. milion stopni. 3C58 jest uważana za pozostałość po wybuchu supernowej z 1181 roku, o którym wspominają chińscy kronikarze. Jeśli jednak to prawda, to pulsar jako gwiazda neutronowa jest dwa razy za chłodny, jak na swój wiek - twierdzą amerykańscy uczeni. Ponieważ zaś dziwna materia stygnie dużo szybciej, podejrzewają, że mają do czynienia właśnie z gwiazdą kwarkową.
Drugim takim obiektem jest RX J1856.5-3754. Znajduje się ona w konstelacji Korony Południowej, jakieś 400 lat świetlnych od Ziemi. W świetle widzialnym jest sto milionów razy słabsza od najsłabszych gwiazd widocznych gołym okiem, ale emituje znacznie ilości energii w postaci promieni rentgenowskich. Pomiary przeprowadzone przez zespół Jeremy'ego Drake'a z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics wskazują, że powierzchnia gwiazdy ma temperaturę 700 tysięcy stopni, a z tego można wywnioskować, iż ma ona średnicę zaledwie 11 km.
Na początku 2005 roku prof. Bohdan Paczyński i prof. Paweł Haensel wysunęli hipotezę, że gwiazdy kwarkowe powstają w wybuchu niektórych supernowych. Najpierw powstaje gwiazda neutronowa, a niedługo potem zamienia się ona w gwiazdę kwarkową. Powierzchnia gwiazdy kwarkowej nie wypuszcza żadnych cięższych cząstek. Do środka mogą wpadać nukleony (protony i neutrony) które natychmiast rozkładają się tam na kwarki. Ale na zewnątrz mogą wymknąć się tylko lekkie neutrina, elektrony, pozytrony oraz fotony, ponieważ one nie podlegają oddziaływaniu silnemu. Prawie cała energia związana z gwałtownymi narodzinami gwiazdy kwarkowej może więc zostać wyemitowana w kosmos w postaci strumienia materii mknącego z prędkością podświetlną, a w efekcie w postaci silnego błysku gamma. Takie błyski obserwujemy i nie umiemy ich wytłumaczyć. Hipoteza ta więc za jednym zamachem może rozwiązać aż dwie zagadki, jedne z największych we współczesnej astrofizyce.
Polacy nie tylko opisali hipotetyczny kataklizm, zaproponowali też, jak go wykryć. Jeśli mają rację, to najpierw powinno nadejść na Ziemię słabsze promieniowanie od supernowej, a mniej więcej za minutę z tego samego miejsca silny błysk gamma od gwiazdy kwarkowej.

Zdjęcie WENUS w ultrafiolecie

Istnieje inna możliwość powstania gwiazdy kwarkowej. Gwiazda neutronowa, już niekoniecznie młoda, będąca składnikiem ciasnego układu podwójnego i pochłania gaz z otoczki gwiezdnego towarzysza. Z upływem czasu rośnie dzięki temu masa i zwiększa się też gęstość materii w jej centrum. W pewnym momencie w środku pojawia się niewielkie dziwadełko i po krótkim czasie zamienia się w gwiazdę neutronową.

---

Co jakiś czas naukowcy ogłaszają rewelację na temat życia poza Ziemią. Najczęściej śladów życia szuka się na Marsie, gdzie warunki są najbardziej podobne do ziemskich i ostatnio wykryto ślady wody, będącej podstawą życia. Nadzieje na znalezienie wody na Marsie, nawet w wyniku głębokich wierceń, są niestety płonne. Woda w warunkach prawie próżni dawno już pewnie wyparowała. Duży rozgłos przyniosły badania meteorytu pochodzącego z Marsa gdzie ponoć wykryto ślady mikroorganizmów, lecz okazało się to oszustwem.
Ostatnio amerykański uczony Dirk Schulze-Makuch ogłosił, że w gęstych obłokach kwasu siarkowego w atmosferze Wenus ukrywają się proste mikroorganizmy. Mają się one żywić się tlenkiem węgla i dwutlenkiem siarki, a produktem ich metabolizmu są siarkowodór i tlenosiarczek węgla (obecność tych związków w atmosferze planety potwierdziły misje sond Wenera, Pioneer i Magellan). Energię zaś czerpią ze Słońca, pochłaniając promieniowanie UV. Tym amerykański uczony tłumaczy niewyjaśnione dotąd ciemne pasma i obszary na zdjęciach Wenus wykonanych w ultrafiolecie.

Saturn ze wspaniałymi pierścieniami oraz Tytan (górny lewy róg) w postaci nikłej plamki, na zdjęciu wykonanym przez sondą Cassini.

Większość astrobiologów sceptycznie podchodzi do rewelacji. Wenus uchodzi za niezbyt gościnną dla życia. Na jej powierzchni panuje prawdziwe piekło - mordercze ciśnienie, jak na głębokości kilometra pod powierzchnią ziemskich oceanów (lądujące tam sondy zostały zgniatane), a także temperatura ponad 400°C. Dirk Schulze-Makuch zauważa jednak, że na wysokości 50 km nad powierzchnią ciśnienie dorównuje ziemskiemu, a temperatura 70°C, choć nadal wysoka, to jednak dopuszcza rozwój życia. W tym obszarze znajduje się też największa koncentracja kropel wody. Wątpliwości być może wyjaśni sonda Venus Express, której misja jest planowana na 2005 r.
Istnieją również podejrzenia, że życie mogło rozwinąć się na księżycach niektórych planet. Jednym z podejrzanych jest księżyc Saturna Tytan (drugi co do wielkości księżyc w Układzie Słonecznym), który otacza gęsta oliwkowo-brunatna atmosfera. Do Saturna zmierza sonda Cassini, która wyruszyła w drogę pięć lat temu, na miejsce dotrze dopiero latem 2004 roku. Na Tytanie ma wylądować próbnik Huygens znajdujący się na pokładzie Cassini. Wtedy przekonamy się jakie tam panują warunki.
Innym kandydatem jest Europa księżyc Jowisza, która jest pokryta lodową skorupą. Jak podejrzewają uczeni wpływy pola grawitacyjnego Jowisza mogą być wystarczające do stopienia dolnych partii lodu i utworzenia tzw. wewnętrznego oceanu. A nawet jeśli jest ocean, to czy jest w nim życie? Skąd czerpie energię i związki odżywcze? Wiosną 2002 roku Robert Carlson z NASA doniósł o obfitości siarki i kwasu siarkowego na powierzchni Europy. To pewnie wyziewy wulkaniczne z pobliskiej Io . Choć na pierwszy rzut oka substancje te nie wydają się sprzyjać życiu, w istocie mogą być dobrym źródłem energii dla podlodowych organizmów. Siarka - z braku wolnego tlenu i światła - może być jedynym utleniaczem.
Nowe odkrycie dokonano ostatnio przy okazji badań pola magnetycznego Europy. Europa ma wyraźną magnetosferę, choć brak jej płynnego żelazistego jądra, które jest źródłem pola magnetycznego na Ziemi i Wenus. Pole magnetyczne tworzy się wokół prądów elektrycznych, a te wymagają istnienia dobrych przewodników, np. żelaza. Skały źle przewodzą prąd, lód jeszcze gorzej. czysta woda również, chyba że zasolona. Zdaniem Margaret Kivelson z uniwersytetu UCLA w Los Angeles wyniki ostatnich badań stanowią silny dowód na istnienie oceanu pod lodem, i to oceanu słonego jak na Ziemi. Siarka może dostarczać energii organizmom żyjącym niżej, a okresowe wypływy wody przez spękania w lodzie - światła dla form prowadzących fotosyntezę. Nieustanne krążenie wód między dnem a powierzchnią rozprowadzałoby związki odżywcze po całym oceanie.

Dwie gwiazdy otoczone planetami i planetoidami, krążącymi po orbitach kołowych w jednej płaszczyźnie, zbliżają się do siebie.

Około 2010 roku na Europie planuje się lądowanie sondy badawczej i wtedy będziemy wiedzieć coś więcej.

---

Gwiazdy powstają z obłoku pyłowo gazowego. W takich obłokach gwiazdy powstają obok siebie i jednocześnie może powstać bardzo dużo gwiazd (od kilkudziesięciu do kilku milionów). Przyczyną jest zwykle jakaś bliska eksplozja gwiazdy supernowej, której fale uderzeniowe przebiegają przez ciemną mgławicę gazu i burzą jej chwiejną równowagę, ściskają i dzielą na fragmenty. Powstają wtedy młode gwiazdy. Początkowo są one na tyle blisko, że mogą na siebie nawzajem wpadać.
Słońce powstało 5 mld lat temu. Pół miliarda później z resztek obłoku otaczającego Słońce powstał Układ Słoneczny: planety, planetoidy wewnętrzne i w pasie Kuipera. Niestety nie umiemy wytłumaczyć wielu faktów związanych zwłaszcza z ruchem małych obiektów bowiem powinny one krążyć w tej samej płaszczyźnie.

Spotkanie gwiazd. Niektóre obiekty zmieniają gwiazdę.

Astronomowie z Uniwersytetu Utah i Smithsonian Astrophysical Observatory w Cambridge założyli, że nasz Układ Słoneczny tuż po jego narodzinach zderzył się z innym układem planetarnym. Stworzono symulację komputerową zderzenia nowo narodzonych gwiazd, wokół których krążyło już kilka sformowanych planet oraz zbiór zarodków planetarnych, zwanych planetozymalami (z nich potem tworzą się pasy planetoid). Wynik symulacji naukowców Utah University i Smithsonian Astrophysical Observatory widoczny jest na rysunkach obok.

Rezultat zderzenia. Orbity planetoid są zdeformowane i wydłużone. Układy wymieniły się częścią planetoid.

Okazało się, że symulacja takiego zderzenia zdumiewająco dobrze odtworzyła obecne cechy Układu Słonecznego, a zwłaszcza rozmiar i kształt najdalszego pasa planetoid zwanego pasem Kuipera. Rozciąga się on daleko w kosmos ale nieoczekiwanie w odległości około 7,5 mld km od Słońca w ogóle kończy się ostrą krawędzią, poza którą nagle nie ma już prawie żadnych obiektów. Z symulacji wynika, że tak właśnie wyglądałyby odległe rejony naszego układu po bliskim przejściu obcej gwiazdy, która wyrzuciłaby w kosmos większość dalekich słonecznych planetozymali.
Symulacje tłumaczą też zdumiewający przypadek Sedny, która porusza się po długiej, bardzo eliptycznej orbicie, nachylonej pod kątem blisko 12°. Najbardziej zaskakującym efektem tych symulacji jest jednak ustalenie, że dwa mijające się układy planetarne mogły powymieniać się planetami i planetozymalami. Wymienione obiekty krążyłyby do dziś po odległych i wydłużonych orbitach, właśnie tak jak Sedna. Może być więc ona planetoidą przechwyconą z obcego układu. Obca planeta zachowałaby zaś płaszczyznę wirowania swojej macierzystej gwiazdy.
Z bliskim przejściem jakiejś gwiazdy mogły się również wiązać deszcze kometarne, powodujące zapylenie wnętrza Układu Słonecznego i ochłodzenie klimatu na Ziemi. Są to jednak na razie luźne spekulacje, bo brakuje dowodów.
Opracowano na podstawie internetowych informacji zamieszczonych w serwisie naukowym Gazety Wyborczej.

---

« Poprzednia