Barnard 68: kosmiczny przecinek ze świetlaną przyszłością
Dla ludzi, którzy uwielbiają patrzeć na cuda niebios, jest teraz najlepszy czas w historii. Każdy dzień przynosi nowe, zapierające dech w piersiach zdjęcia z co najmniej jednego z niezliczonych obserwatoriów działających obecnie na powierzchni Ziemi lub w przestrzeni kosmicznej, z których każde oferuje nowy widok na obce światy, eksplodujące gwiazdy, zderzające się galaktyki lub wiele innych zjawisk astrofizycznych. Większość z tych obrazów to peany na cześć kosmicznych sił o niewyobrażalnej skali, które z niebywałą mocą rzeźbią olśniewające piękno.
Ale nie wszystko w naszej Galaktyce (lub poza nią) jest wynikiem tak ostentacyjnego chaosu. Niektóre z najbardziej urzekających wizualnie obiektów niebieskich są ciche, stabilne, a nawet spokojne – i tak ciemne, że nie tylko nie emitują światła widzialnego, ale wręcz je pochłaniają, tworząc czerń tak głęboką, że wyglądają jak wycięte w przestrzeni dziury.
Te zacienione przestrzenie mają wiele imion – ciemne mgławice, obłoki pyłu itp. – ale ja wolę nazywać je globulami Boka. Nazwę tę otrzymały na cześć holendersko-amerykańskiego astronoma Barta Boka, który je badał.
Globula Boka to mała, gęsta bryła kosmicznego pyłu; ich miliony są rozrzucone po naszej Galaktyce. I są tak zimne i nieprzezroczyste dla światła widzialnego, że do niedawna dostrzegano jedynie ich sylwetki na tle jaśniejszego tła. Choć nie są tak rozbuchane jak ich gwiezdne kuzynki, takie jak Mgławica Oriona, globule Boka nadal mogą tworzyć gwiazdy, aczkolwiek w bardziej artystyczny sposób: jednocześnie formują tylko jedną lub kilka. Przed naszymi wścibskimi oczami ukrywa je zwykle otchłań pyłu.
Spośród wszystkich ciemnych globul, które możemy dostrzec za pomocą teleskopów, moją ulubioną jest bez wątpienia Barnard 68, w skrócie B68. Znajduje się ona około 500 lat świetlnych od Ziemi i jest czarną jak węgiel chmurą w kształcie przecinka szerokości zaledwie pół roku świetlnego, czyli około 5 bln kilometrów. Zobaczymy ją z łatwością, ponieważ znajduje się w gwiazdozbiorze Wężownika (Ophiuchus), a jej tło stanowi wypełnione gwiazdami centrum Drogi Mlecznej. B68 jawi się nam jako pusta przestrzeń, w której nie ma gwiazd.
Dlaczego jest aż tak ciemna? Chociaż B68, podobnie jak prawie wszystko w naszej Galaktyce, zbudowana jest głównie z wodoru, zawiera również duże ilości węgla. Część tego pierwiastka jest uwięziona w małych cząsteczkach, takich jak tlenek węgla, ale znaczna ilość znajduje się w długich, złożonych cząsteczkach, które tworzą to, co astronomowie ogólnie nazywają pyłem. Jedną z wyróżniających (lub tłumiących) cech pyłu jest jego zdolność do blokowania światła widzialnego.
A obłoki pyłu mogą być naprawdę ciemne. W przypadku B68 światło każdej gwiazdy znajdującej się po jej drugiej stronie będzie osłabione 15 bln razy. Dla porównania, osłabienie światła Słońca na naszym niebie o taką wartość spowodowałoby, że stałoby się ono gwiazdą czwartej wielkości gwiazdowej, trudną do dostrzeżenia nawet na lekko zanieczyszczonym niebie. Gdybyś znajdował się po jednej stronie B68, a Słońce po drugiej, światło słoneczne byłoby tak osłabione przez obiekt o średnicy pół roku świetlnego, że stałoby się niewidoczne gołym okiem.
Taka ekstremalna ciemność sprawia, że B68 – i ogólnie globule Boka – są nieustannie mylone z innymi obiektami. Kilka lat temu astronomowie odkryli istnienie ogromnych przestrzeni kosmicznych prawie wcale bez galaktyk; są one nazywane kosmicznymi pustkami i mogą mieć średnicę wielu milionów lat świetlnych. Niestety, widziałem sporo filmów i artykułów na ich temat, ilustrowanych zdjęciem B68. Mnie, jako astronoma, irytuje ta pomyłka, ponieważ są to bardzo różne obiekty, choć jest to jednocześnie dość zabawne, bo rzeczywiste pustki, o których mowa, są miliony razy większe niż nasza przyjazna pobliska globula Boka.
Mimo że B68 niezwykle efektywnie pochłania światło, robi to za pomocą zaskakująco skromnej ilości pyłu. Nawet w jej centrum, gdzie jest najgęstsza, w B68 jest mniej niż milion cząsteczek materii na centymetr sześcienny. To może wydawać się dużo, ale tutaj na Ziemi zostałoby zakwalifikowane jako próżnia laboratoryjna – na poziomie morza atmosfera naszej planety zawiera około 1019 cząsteczek na centymetr sześcienny, co sprawia, że powietrze, którym oddychasz, jest około 10 bln razy gęstsze niż B68 w jej najbardziej gęstym miejscu.
Pomimo jej całkowitej ciemności, możemy wyznaczyć gęstość B68, ponieważ, jak każdy obłok, robi się on coraz rzadszy w kierunku swoich obrzeży. Stwarza to interesującą sytuację: z naszego punktu widzenia możemy zobaczyć niektóre gwiazdy tła przez stosunkowo rzadszy materiał na jego krawędziach, ale im bliżej środka, tym silniej światło jest pochłaniane. Gwiazdy wydają się jasne na brzegach chmury, ale stają się coraz ciemniejsze, gdy przesuwamy wzrok ku środkowi. Ponieważ pył ma tendencję do silniejszego pochłaniania światła niebieskiego niż czerwonego, obserwowane gwiazdy nie tylko bledną, ale także czerwienieją. Promieniowanie podczerwone jeszcze łatwiej przenika przez B68, więc teleskopy dostrojone do tych długości fal mogą dostrzec jeszcze więcej gwiazd. Astronomowie wykorzystują takie poczerwienienie i przyciemnienie do pomiaru ilości pyłu wewnątrz obłoku.
Korzystając z innych metod, mogą również określić temperaturę B68. Globule Boka są straszliwie zimne, a B68 nie jest wyjątkiem. Na brzegach mamy mrożące krew w żyłach -256oC, a jeszcze mniej, bo -265oC, w centrum. To niewiele powyżej zera absolutnego!
Jednakże takie szczątkowe ciepło wystarcza, aby powstrzymać kulę przed zapadnięciem się pod wpływem jej własnej grawitacji. B68 nie jest zbyt masywna, zawiera jedynie około od trzech do czterech razy więcej masy niż Słońce, ale to wciąż mogłoby doprowadzić do kolapsu grawitacyjnego. Skromna ilość wewnętrznego ciepła sprawia jednak, że B68 jest napompowana jak balon na gorące powietrze (lub, dokładniej, jak bardzo zimny, prawie próżniowy balon).
Ale ten kruchy impas nie może trwać wiecznie. Dokładne obserwacje B68 pokazują coś, co wydaje się dwoma odrębnymi „jądrami” z materii o większej gęstości, jednym w pobliżu jej centrum, a drugim w krótkim „ogonie” w pobliżu jej południowo-wschodniej krawędzi (w lewym dolnym rogu na zdjęciu). Z obserwacji fal radiowych wynika, że ów ogon był kiedyś oddzielnym, mniejszym obłokiem, który teraz łączy się z B68, zaburzając delikatną równowagę grawitacyjną wewnątrz obłoku. W konsekwencji B68 może się teraz zapadać, co oznacza, że ten ciemny obiekt może mieć przed sobą świetlaną przyszłość: powstanie z niego gwiazda.
W miarę zapadania się materii, gęstość w centrum będzie rosła, a wraz z nią temperatura. Proces ten będzie trwał przez setki tysięcy lat, aż w jądrze obłoku narodzi się gwiazda (być może więcej niż jedna, jeśli wziąć pod uwagę, że w B68 jest wystarczająco dużo materii, aby uformować kilka gwiazd podobnych do Słońca). Jeśli tak się stanie, prawie cała materia pozostała w obłoku zostanie wydmuchnięta przez promieniowanie nowo narodzonej gwiazdy lub gwiazd – cała, to znaczy z wyjątkiem być może niewielkiej części złapanej w grawitacyjne szpony gwiazdy, która sama z kolei mogłaby się zapaść i skondensować, tworząc najpierw dysk, a następnie planety.
I kto wie? Być może za jakieś kilka miliardów lat w niektórych z tych światów pojawi się życie, a w końcu także inteligencja, tak że pewnego dnia w dalekiej przyszłości obcy astronomowie będą spoglądać na Wszechświat i zastanawiać się nad widokiem, którego nie mogliby dostrzec przez młodzieńczą, pożerającą światło gwiazd mgłę B68. Być może Ziemia i Słońce już dawno znikną, a Galaktyka zmieni się w coś zupełnie innego. Ale mimo to taki koniec może być pocieszający, gdyż wiemy, że kiedyś zaczynaliśmy w podobny sposób.
Nasze Słońce narodziło się w ogromnej, zaciemnionej przez pył mgławicy, która z czasem rozświetliła się tysiącami innych gwiazd; w gwiezdnym żłobku, który, podobnie jak jego wspaniałe kosmiczne dzieci, już dawno uległ rozproszeniu.
Wszystko we Wszechświecie jest efemeryczne i w dużej mierze cykliczne. Jesteśmy uprzywilejowani, mogąc obserwować to, co możemy, nawet jeśli to, co widzimy, jest zasadniczo bardzo trudne do zobaczenia.