Wieści ze świata nauki to cykl tekstów skupiających się na najnowszych doniesieniach naukowo-badawczych z różnorodnych dziedzin. W tekstach tych omawiane są bieżące artykuły publikowane w prestiżowych czasopismach naukowych, a także ich znaczenie dla stanu współczesnej wiedzy. Powszechnie znana jest sentencja autorstwa Newtona, zgodnie z którą to, „co my wiemy, to tylko kropelka. Czego nie wiemy, to cały ocean.” Celem tekstów publikowanych w tym dziale jest przybliżenie czytelnikom właśnie tych kropelek.
W ostatnim czasie dużo się dzieje w naukach zajmujących się kosmosem. Przejawem owej aktywności są różne programy kosmiczne1, które prowadzą do odkrywania nowych właściwości sąsiadujących z Ziemią ciał niebieskich, w szczególności Księżyca oraz Marsa2. Badania kosmosu umożliwiają również poznanie historii naszej planety3. Astronomia, kosmologia i astrofizyka nie skupiają się jednak tylko na rejonie okołoziemskim, ale starają się sięgać znacznie dalej, badając całe układy planetarne, galaktyki, gromady galaktyk czy wręcz cały dostępny Wszechświat4.
Problemy astronomii i kosmologii
Jednym z ostatnio poruszanych zagadnień w astronomii i kosmologii jest rozróżnienie pomiędzy planetami a gwiazdami. O ile w przypadku porównywania gwiazd, takich jak Słońce, Syriusz czy Antares, z planetami, takimi jak Ziemia, Wenus czy Mars, różnice są wyraźne, o tyle pomiędzy gazowymi olbrzymami (planetami) a brązowymi karłami (obiektami gwiazdopodobnymi) różnice te nie są już tak oczywiste. W marcu 2023 roku na łamach „Astronomy & Astrophysics” ukazał się artykuł zatytułowany Direct Discovery of the Inner Exoplanet in the HD 206893 System – Evidence for Deuterium Burning in a Planetary-mass Companion [Odkrycie egzoplanety wewnątrz układu HD 206893 – świadectwa spalania deuteru w obiekcie o masie planetarnej]5. Zespół badaczy pod kierunkiem astrofizyka Sashy Hinkleya już we wstępie zauważa: „To, co odróżnia pozasłoneczną planetę olbrzymią (EGP) od brązowego karła (BD), wciąż pozostaje przedmiotem dyskusji”6. Obiekty astronomiczne stanowią bowiem pewne spektrum, a granica pomiędzy największymi planetami a najmniejszymi gwiazdami nie jest tak oczywista. Autorzy przytoczonego badania odkryli obiekt, który leży niemal dokładnie na granicy klasyfikacji między gwiazdą a planetą. Jedną z najważniejszych właściwości gwiazd jest to, że ze względu na swoją ogromną masę, a co za tym idzie – wysokie ciśnienie oraz wysoką temperaturę w ich wnętrzach, są one zdolne do przeprowadzania reakcji termojądrowych. Planety zaś nie przeprowadzają takich reakcji, ponieważ nie są aż tak masywne, a więc nie mają aż tak wysokiego ciśnienia. Mogą zatem być zbudowane z gazu (m.in. wodoru), który stanowi rodzaj paliwa, ale nie jest możliwe, aby gaz ten był poddawany reakcjom termojądrowym.
Główną reakcją termojądrową, która odbywa się we wnętrzu gwiazd, jest cykl protonowy. Jest to cykl reakcji jądrowych, w których z czterech jąder wodoru powstaje stabilne jądro helu, a w ich trakcie uwalniane jest promieniowanie gamma7.
Charakterystyka brązowych karłów
Gwiazda o zbyt małej masie, zbyt niskim ciśnieniu i zbyt niskiej temperaturze, aby przeprowadzać pełny cykl protonowy z wykorzystaniem protu (najpowszechniejszego izotopu wodoru), nadal jest w stanie przeprowadzać część tego cyklu: syntezę deuteru (nieco cięższego izotopu wodoru), ponieważ może się ona odbywać w niższych temperaturach. Obiekt, który jest zdolny do przeprowadzania syntezy deuteru, a nie jest zdolny do przeprowadzania pełnego cyklu protonowego, nazywamy brązowym karłem8.
Autorzy badania opublikowanego w „Astronomy & Astrophysics” zwracają uwagę na obiekt, który posiada masę planetarną, ale jest w stanie syntetyzować i spalać deuter. Zauważają przy tym, że konieczne może być określenie bardziej restrykcyjnych kryteriów rozróżniania planet olbrzymów od brązowych karłów9. Odkrycie to może doprowadzić do przełomowych wniosków – na przykład dopuszczenia, że niektóre planety są zdolne do syntezy i spalania deuteru. To, do czego omawiane badanie prowadzi świat nauki, to postawienie pytania: czy w ogóle możemy odróżniać te obiekty od siebie, a jeśli tak, to w jaki sposób? Gdzie należałoby postawić granicę i czego miałaby ona dotyczyć?
Podsumowanie
Mamy do czynienia z kolejnym odkryciem, które pokazuje, że sztuczne klasyfikacje nie zawsze się sprawdzają, ponieważ niektóre obiekty tworzą swoiste spektrum. Znów okazuje się, że rzeczywistość jest znacznie bardziej złożona, niż się tego spodziewaliśmy.
Bartosz Bagrowski
Źródło zdjęcia: Pixabay
Ikonka cyklu: Pixabay
Przypisy
- Por. B. Bagrowski, Czy wybudowanie ogromnego statku kosmicznego umożliwi eksplorację kosmosu?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 26 września 2021 [dostęp 30 IV 2023]; tenże, Najbardziej aktualne plany eksploracji Kosmosu w ramach programu kosmicznego Artemis, „W Poszukiwaniu Projektu”, 19 lutego 2023 [dostęp 30 IV 2023].
- Por. tenże, Czy na Marsie odnaleziono ślady życia?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 20 lutego 2022 [dostęp 30 IV 2023]; tenże, Gdzie na Marsie występowała woda? Naukowcy stworzyli nową hydrologiczną mapę tej planety, „W Poszukiwaniu Projektu”, 25 września 2022 [dostęp 30 IV 2023]; tenże, Spór o niewidoczną stronę Księżyca, „W Poszukiwaniu Projektu”, 2 kwietnia 2023 [dostęp 30 IV 2023].
- Por. tenże, Czy jesteśmy coraz bliżej poznania hydrologicznej historii Ziemi?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 11 grudnia 2022 [dostęp 30 IV 2023]; tenże, Czy proces globalnego ocieplenia występował już 50 milionów lat temu?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 16 kwietnia 2023 [dostęp 30 IV 2023].
- Por. P. Maksymowicz, Sztuczna inteligencja przewiduje przyszłość układów planetarnych, „W Poszukiwaniu Projektu”, 12 sierpnia 2020 [dostęp 30 IV 2023]; B. Bagrowski, Ruch obrotowy we Wszechświecie, „W Poszukiwaniu Projektu”, 4 lipca 2021 [dostęp 30 IV 2023].
- Por. S. Hinkley et al., Direct Discovery of the Inner Exoplanet in the HD 206893 System – Evidence for Deuterium Burning in a Planetary-mass Companion, „Astronomy & Astrophysics” 2023, Vol. 671, No. L5, https://doi.org/10.1051/0004-6361/202244727.
- Por. tamże.
- Por. E.G. Adelberger et al., Solar Fusion Cross Sections. II. The pp Chain and CNO Cycles, „Reviews of Modern Physics” 2011, Vol. 83, No. 195, https://doi.org/10.1103/RevModPhys.83.195.
- Por. A.J. Burgasser, Brown Dwarfs: Failed Stars, Super Jupiters, „Physics Today” 2008, Vol. 61, No. 6, s. 70–71, https://doi.org/10.1063/1.2947658; R. Dadura, Brązowy karzeł o nazwie „Wypadek” zadziwia astronomów, „National Geographic Polska” 2021 [dostęp 30 IV 2023].
- Por. Hinkley et al., Direct Discovery of the Inner Exoplanet.
Literatura:
1. Adelberger E.G. et al., Solar Fusion Cross Sections. II. The pp Chain and CNO Cycles, „Reviews of Modern Physics” 2011, Vol. 83, No. 195, https://doi.org/10.1103/RevModPhys.83.195.
2. Bagrowski B., Co mają wspólnego erupcje wulkanów z odkryciami astronomicznymi?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 6 lutego 2022 [dostęp 30 IV 2023].
3. Bagrowski B., Czy jesteśmy coraz bliżej poznania hydrologicznej historii Ziemi?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 11 grudnia 2022 [dostęp 30 IV 2023].
4. Bagrowski B., Czy na Marsie odnaleziono ślady życia?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 20 lutego 2022 [dostęp 30 IV 2023].
5. Bagrowski B., Czy proces globalnego ocieplenia występował już 50 milionów lat temu?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 16 kwietnia 2023 [dostęp 30 IV 2023].
6. Bagrowski B., Czy wybudowanie ogromnego statku kosmicznego umożliwi eksplorację kosmosu?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 26 września 2021 [dostęp 30 IV 2023].
7. Bagrowski B., Czym jest technosfera? – czyli o nowym podejściu do hipotezy Gai, „W Poszukiwaniu Projektu”, 3 kwietnia 2022 [dostęp 30 IV 2023].
8. Bagrowski B., Gdzie na Marsie występowała woda? Naukowcy stworzyli nową hydrologiczną mapę tej planety, „W Poszukiwaniu Projektu”, 25 września 2022 [dostęp 30 IV 2023].
9. Bagrowski B., Najbardziej aktualne plany eksploracji Kosmosu w ramach programu kosmicznego Artemis, „W Poszukiwaniu Projektu”, 19 lutego 2023 [dostęp 30 IV 2023].
10. Bagrowski B., Planeta zamieszkiwalna, czyli jaka? I co ma z tym wspólnego efekt cieplarniany, „W Poszukiwaniu Projektu”, 24 kwietnia 2022 [dostęp 30 IV 2023].
11. Bagrowski B., Ruch obrotowy we Wszechświecie, „W Poszukiwaniu Projektu”, 4 lipca 2021 [dostęp 30 IV 2023].
12. Bagrowski B., Spór o niewidoczną stronę Księżyca, „W Poszukiwaniu Projektu”, 2 kwietnia 2023 [dostęp 30 IV 2023].
13. Burgasser A.J., Brown Dwarfs: Failed Stars, Super Jupiters, „Physics Today” 2008, Vol. 61, No. 6, s. 70–71, https://doi.org/10.1063/1.2947658.
14. Dadura R., Brązowy karzeł o nazwie „Wypadek” zadziwia astronomów, „National Geographic Polska” 2021 [dostęp 30 IV 2023].
15. Hinkley S. et al., Direct Discovery of the Inner Exoplanet in the HD 26893 System – Evidence for Deuterium Burning in a Planetary-mass Companion, „Astronomy & Astrophysics” 2023, Vol. 671, No. L5, https://doi.org/10.1051/0004-6361/202244727.
16. Maksymowicz P., Sztuczna inteligencja przewiduje przyszłość układów planetarnych, „W Poszukiwaniu Projektu”, 12 sierpnia 2020 [dostęp 30 IV 2023].