Ogród z widokiem na kosmos. Obserwatorium Astronomiczne UW ma 200 lat.
|
|
Prof. Tomasz Bulik – profesor, dyrektor Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, członek korespondent Polskiej Akademii Nauk. Zajmował się astrofizyką teoretyczną, w tym badaniem źródeł rentgenowskich, fizyką silnych pól magnetycznych, błyskami gamma oraz strukturą i własnościami gwiazd neutronowych. Zainicjował badania nad populacją układów podwójnych i astronomią fal grawitacyjnych. Obecnie bierze udział w przygotowaniach do budowy teleskopu Einsteina – nowego obserwatorium fal grawitacyjnych. |
PAWEŁ ZIEMNICKI: Jak doszło do powstania obserwatorium astronomicznego w Warszawie?
TOMASZ BULIK: W 1816 r. w mieście założono nowy uniwersytet. W tamtych czasach każda nowa uczelnia miała wydział matematyki, z którą blisko związana była astronomia. Ważną rolę odegrał młody profesor Franciszek Armiński, matematyk z zacięciem astronomicznym. Pracował we Francji, odwiedził nowoczesne obserwatoria na Zachodzie i został zachęcony do przyjazdu nad Wisłę przez księcia Adama Czartoryskiego. To właśnie Armiński bardzo mocno parł na wybudowanie obserwatorium dla Uniwersytetu Warszawskiego i on też „wychodził” u cara Aleksandra I, pogromcy Napoleona, potrzebne fundusze.
Był pomysł, żeby wybudować obserwatorium na Mokotowie, obok późniejszego kina Moskwa, ale ostatecznie budynek wzniesiono w ogrodzie botanicznym. Dla obserwacji astronomicznych lepiej byłoby, żeby gmach stał idealnie w osi północ–południe i wschód–zachód, ale niestety wybudowano go równolegle do ulicy. Dziś nie ma to znaczenia, bo tu, w Alejach Ujazdowskich, nie prowadzimy już żadnych obserwacji.
KATARZYNA ZIEMNICKA: Dlaczego car zgodził się na obserwatorium w Warszawie?
Ponieważ uznał, że warto. W tamtych czasach obserwatorium zajmowało się nie tylko badaniami astronomicznymi, lecz również pomiarem czasu, mierzeniem pozycji gwiazd, a także zadaniami związanymi z kartografią. Przez środek budynku przechodził tzw. warszawski południk zerowy, względem którego wyznaczano współrzędne geograficzne innych obiektów w mieście. Widniał na mapach z lat 1825–63. W ramach trwającego obecnie remontu chcemy go oznaczyć za pomocą mosiężnej wstęgi na górnym tarasie oraz na dziedzińcu. Południk jest też zaznaczony na kładce pieszej przez Wisłę.
KZ: Jakie macie tu najstarsze instrumenty astronomiczne?
Niestety, większość straciliśmy w czasie historycznej zawieruchy. Przez pierwsze lata drugiej wojny światowej obserwatorium działało, ale podczas powstania warszawskiego zostało spalone. Mamy pojedyncze części instrumentów z obserwatorium na górze Pop Iwan, które otwarto krótko przed wojną. Potem część z nich przewieziono na Węgry i dalej do Austrii, aż wreszcie do Krakowa, skąd trafiły do nas. W naszej stacji w Ostrowiku pod Warszawą mamy lunetę odtworzoną z elementów z obserwatorium ze szczytu Popa Iwana. Dysponujemy też licznymi zdjęciami, na których widać, jak Obserwatorium Astronomiczne UW wyglądało przed wojną. W budynku w ogrodzie botanicznym mamy niewielką ekspozycję dawnych przyrządów do analizy obrazów astronomicznych.
PZ: Proszę opowiedzieć o obserwatorium na górze Pop Iwan. Czy jest szansa na jego odrodzenie?
Ta stacja, nazywana Białym Słoniem, została w okresie międzywojennym wzniesiona na terenie dzisiejszego ukraińskiego obwodu iwanofrankiwskiego. Niestety straciliśmy ją w 1939 r. Budynek został splądrowany, ale mury się zachowały. Obecnie gmach jest administrowany przez władze uniwersytetu w Iwano-Frankiwsku. Znajduje się w nim stacja ratownictwa górskiego. Trwają prace rewitalizacyjne, bo przedstawiciele wspomnianego uniwersytetu i Centrum Studiów Wschodnich UW chcą urządzić tam ośrodek kultury – polsko-ukraińskie miejsce spotkań.
KZ: Czy astronomowie będą znów obserwować stamtąd niebo?
Wątpię. Byłem raz na Popie Iwanie, później pracownicy naszego obserwatorium zainstalowali tam stację pogodową. Niestety szczyt ten nie jest optymalnym miejscem do prowadzenia obserwacji. Zimą zalega tam dwumetrowa warstwa śniegu, wieją bardzo silne wiatry, a cały budynek jest oblepiony lodem. Przez większość roku niebo pokrywają chmury. Zdarzają się tam też silne burze. Jakby tego było mało, po krótkim okresie funkcjonowania naszą stację meteorologiczną zniszczył piorun.
Powiedzmy wprost: gdy w latach międzywojennych budowano Białego Słonia, obserwatorium stanowiło kamuflaż dla zasadniczej, czyli wojskowej, funkcji obiektu. Pełnił on strategiczną funkcję przy polskiej granicy. Nie zapominajmy, że budowę sfinansowano z pieniędzy Ligi Obrony Powietrznej i Przeciwgazowej. Obserwacje astronomiczne realizowano od 1938 r. Na ich podstawie powstała jedna naukowa publikacja.
PZ: Wróćmy do warszawskiego obserwatorium. Jakie były szczególnie ważne momenty w jego historii?
Odbudowa kompleksu po drugiej wojnie światowej. Przy okazji obserwatorium zostało zmodernizowane. Wcześniej jego centralna część, między dwiema belwederkami, była drewniana i tu stały teleskopy. Konstrukcja miała zapewnić dobrą wentylację i przewiewność, żeby uniknąć problemów wynikających z różnicy temperatur pomiędzy wnętrzem budynku a otoczeniem. Powstające w takich warunkach drgania powietrza bardzo utrudniają obserwację nieba. Przy odbudowie, znów łącząc wspomniane belwederki konstrukcją murowaną, przywrócono obserwatorium pierwotny kształt z pierwszej połowy XIX w.
KZ: Tymczasem Warszawa się rozwijała i coraz trudniej było tu obserwować gwiazdy…
Tak. Przeprowadzono elektryfikację, na ulicach zrobiło się jasno i obserwatorium w Alejach Ujazdowskich straciło rację bytu. Dlatego kopuły na naszym dachu pełnią tylko funkcję dekoracyjną. Do badań służą nasze dwa inne obiekty: w Ostrowiku i w Las Campanas w Chile. Współpracujemy też z obserwatoriami na całym świecie.
PZ: W jakie najważniejsze projekty naukowe się angażowaliście?
Przez ostatnie 50 lat nasze obserwatorium zdobywało coraz większą renomę na świecie. Jednym z powodów było to, że w latach 60. ubiegłego wieku Polska otworzyła się na świat. Nasi astronomowie zaczęli jeździć na wymiany do innych krajów, w tym do USA. To bardzo zaprocentowało.
Kolejnym krokiem milowym było wybudowanie naszego teleskopu OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) w Las Campanas. Ten flagowy projekt, którym od lat kieruje prof. Andrzej Udalski, zaowocował ogromną liczbą sukcesów, np. potwierdzeniem, że ciemnej materii we wszechświecie nie tworzą pojedyncze małe obiekty w rodzaju tzw. gwiazdowych czarnych dziur. OGLE posunął też do przodu badania gwiazd zmiennych. Dzięki jego szerokim archiwom można było np. prześledzić zderzenie dwóch gwiazd z układu podwójnego – była to pierwsza taka obserwacja.
Obecnie jesteśmy mocno zaangażowani m.in. w serię odkryć związanych z falami grawitacyjnymi, co akurat jest moją działką. Dużo satysfakcji dało mi to, że realizowane od 2016 r. obserwacje przyniosły potwierdzenie naszych wcześniejszych prac teoretycznych przewidujących, że najczęściej będziemy odnajdować źródła fal grawitacyjnych w zderzeniach układów podwójnych czarnych dziur o masach rzędu 30 mas Słońca.
PZ: A kto zmierzył odległość do naszej sąsiedniej galaktyki – Wielkiego Obłoku Magellana?
Nad tym pracowała grupa pod kierunkiem Grzegorza Pietrzyńskiego, który obecnie pracuje w Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika. Ten zespół poszukiwał tzw. świec standardowych. To gwiazdy, które mamy dobrze rozpoznane, potrafimy dokładnie wyliczyć ich jasności absolutne. Porównując je z jasnościami obserwowanymi, możemy z dużą dokładnością obliczyć odległości do tych ciał. Posługując się tą właśnie metodą, można było określić, jak daleko jest z naszego miejsca w Drodze Mlecznej do jednego z Obłoków Magellana. To ułatwia określenie dystansu do kolejnych, dalej położonych obiektów we wszechświecie – mówimy tu o tzw. drabinie odległości.
KZ: Czy praca astronoma ma jeszcze w sobie romantyzm związany z samotnym wpatrywaniem się w niebo?
Dziś wielu astronomów siedzi przy biurku i wpatruje się w komputer, licząc matematyczne modele, ale nadal inspiruje nas niebo. Same obserwacje teleskopowe są w dużej mierze zautomatyzowane i programowane z wyprzedzeniem, ale w razie potrzeby zmieniamy plany, np. jeśli dojdzie do ciekawego wybuchu pobliskiej supernowej.
Praca astronoma wciąż wiąże się z dalekimi podróżami i możliwością poznawania naukowców z całego świata. Ja miałem w swojej pracy ciekawy epizod, kiedy koordynowałem prace grupy zajmującej się poszukiwaniem najlepszego miejsca na wybudowanie CTA (Cherenkov Telesope Array). To wielkie obserwatorium składające się docelowo z kilkudziesięciu teleskopów. W poszukiwaniu optymalnej lokalizacji badaliśmy miejsca w południowej Afryce, Ameryce Południowej i Północnej, a także w Azji czy na Wyspach Kanaryjskich, gdzie spotykaliśmy się z miejscowymi badaczami. Te podróże zawierały w sobie element przygody.
PZ: Jaką pozycję ma dziś polska astronomia w świecie?
Wysoką. W naszym kraju działa niewielka grupa – ok. 300 aktywnych naukowców z dziedziny astronomii, ale nasze osiągnięcia są znaczące. Warszawskie obserwatorium, ale również inne jednostki, np. Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika, Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego, Centrum Astronomiczne UMK, i inne polskie ośrodki są cenione w środowisku na wszystkich kontynentach. Jesteśmy zapraszani na konferencje, a nasi astronomowie zaangażowani są w duże i ważne eksperymenty.
KZ: Co szczególnie przeszkadza wam w pracy?
Nie lubimy chmur, sztucznych satelitów oraz samolotów przelatujących nad teleskopami. Wszelkie jasne obiekty po prostu – ze względu na długi czas naświetlania zdjęć astronomicznych – psują nasze zobrazowania. Kiedyś byłem zaangażowany w obserwacje z użyciem teleskopu HESS (High Energy Stereoscopic System) w Namibii. Wtedy jeszcze problemem nie były sztuczne satelity, ale spadające gwiazdy, czyli meteory. Potrafiły zniweczyć trwającą wiele minut sesję obserwacyjną. Dziś problemem są sztuczne satelity, zwłaszcza te wchodzące w skład megakonstelacji takich jak Starlink. Satelity szkodzą też radioastronomii.
PZ: Na czym się teraz koncentrujecie w Warszawie?
Większość zespołu pracuje przy trwającym od wielu lat projekcie OGLE. Astronomowie badają gwiazdy zmienne, szukają planet pozasłonecznych, w tym również planet swobodnych, niezwiązanych grawitacyjnie na stałe z konkretną gwiazdą. Jest też grupa, która analizuje odległości do gwiazd i stara się określić kształt naszej Galaktyki. Ten zespół, pod kierunkiem Doroty Skowron, stwierdził, że dysk Drogi Mlecznej nie jest gładki, lecz pofałdowany. Mamy też zespół badający źródła fal grawitacyjnych…
KZ: …czyli pańską specjalność.
Zająłem się nimi, badając układy podwójne obiektów zwartych, takich jak np. gwiazdy neutronowe. Grawitacja to rodzaj oddziaływania, które rozchodzi się we wszechświecie z ograniczoną prędkością – prędkością światła. Jeżeli mamy jakiś masywny obiekt, który oscyluje, zmieniając kształt – jak ma to miejsce choćby przy zlewaniu się dwóch czarnych dziur – to również pole grawitacyjne takiego obiektu będzie się zmieniało. Informacja o tym propaguje z prędkością światła właśnie w postaci fal grawitacyjnych. Można pokazać, jak pod ich wpływem w układzie zmniejszają i zwiększają się odległości. Wykorzystujemy to w detektorach fal grawitacyjnych, takich jak obserwatoria VIRGO i LIGO.
PZ: Jakie fundamentalne pytania stawiają sobie dziś astronomowie?
Jest ich wiele! Przede wszystkim nadal nie wiemy, czym są ciemna materia i ciemna energia. Materia barionowa, z której jesteśmy zbudowani i którą bezpośrednio widzimy, stanowi zaledwie kilka procent całego wszechświata. Wciąż niezbyt dobrze rozpoznana, oddziałująca grawitacyjnie ciemna materia stanowi ok. 25 proc., a pozostałe 70 proc. to ciemna energia, która odpowiada za przyspieszanie ekspansji wszechświata. Możemy więc powiedzieć, że 95 proc. kosmosu to dla nas wciąż tajemnica. Ciemna energia to taki współczesny eter. Substancja, która wypełnia cały wszechświat i ma dość zagadkowe własności. Przykładowo, jeżeli miałbym jej mały kubek i przelał do dużej butelki, to wypełni całą butelkę z tą samą gęstością, z jaką znajdowała się w kubku.
Na naszej drodze pojawiają się też inne nowe pytania, np. skąd biorą się masywne czarne dziury, takie jak ta w centrum Drogi Mlecznej. Teleskop Webba pokazuje, że obiekty te istniały już na bardzo wczesnym etapie rozwoju wszechświata. To oznacza, że miały za mało czasu, by uformować się na skutek zlewania się małych gwiazdowych czarnych dziur.
Inna zagadka: do tej pory wyobrażaliśmy sobie, że planety powstają w wyniku zlepiania się mniejszych okruchów materii w dyskach protoplanetarnych wokół młodych gwiazd. Jednak te drobinki pędzą z wielkimi prędkościami. Dlaczego w takim razie nie rozbijają się na jeszcze mniejsze okruchy, lecz zlepiają się, formując planety? Fundamentalną kwestią w najbliższych latach będzie też poszukiwanie oznak życia (markerów) na planetach pozasłonecznych o warunkach podobnych do ziemskich.
Jednocześnie pamiętajmy, że dziś sięgamy w naszych badaniach naprawdę daleko. Jeszcze 100 lat temu astronomowie sądzili, że wszechświat ogranicza się właściwie do naszej Galaktyki.
KZ: A przed nami jeszcze wiele do odkrycia. Kosmos czeka na nowych zdobywców. Jak zaszczepiać pasję do astronomii?
Bardzo ważna jest popularyzacja nauki – prowadzenie wykładów w szkołach, opowiadanie o odkryciach w radiu i w telewizji. W przypadku astronomii jest to o tyle łatwe, że to nauka, którą możemy pokazać przy użyciu pięknych obrazów nieba. Ale bez wątpienia można na tym polu robić więcej. Musimy zachęcić więcej osób do studiowania astronomii i zajęcia się nią zawodowo. Wytworzyć w społeczeństwie etos pracy naukowej. Wybór kierunku studiów często zależy od tego, co młodzi ludzie słyszą w rodzinie czy w swoim środowisku rówieśniczym. Wpływ otoczenia jest ogromny. Pokazujmy więc, że praca naukowa jest fajna i ciekawa. Sprawą fundamentalną jest też kwestia odbudowania w Polsce szacunku dla nauczycieli. Tu zadanie do odrobienia mają często też rodzice.
PZ: Czy misja polskiego astronauty zwiększy zainteresowanie astronomią?
Misja IGNIS i działania Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego na pewno bardziej otworzą młodych ludzi na space science, czyli nauki związane z kosmosem. To z kolei przyniesie korzyści przemysłowi kosmicznemu. Eksperymenty przeprowadzone przez Polaka na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej nie były w większości bezpośrednio związane z astronomią, jaką zajmujemy się tutaj. Jeden eksperyment miał związek z badaniem wpływu promieniowania kosmicznego na elektronikę, ale nie był realizowany w docelowych warunkach, jakie nas interesują. Całe przedsięwzięcie postrzegam w dużej mierze jako sukces w dziedzinie public relations.
PZ: A czy rezultaty podstawowych badań astronomicznych przekładają się na zastosowanie w gospodarce?
Przekładają się w bezpośredni lub pośredni sposób. Przykładem pierwszego jest np. to, że algorytmy analizy obrazów, które zostały stworzone na potrzeby astronomii, są później wykorzystywane w medycynie, choćby w prześwietleniach, kiedy na podstawie skąpych informacji musimy odtworzyć strukturę, której nie widzimy. Jeśli zaś chodzi o korzyści pośrednie, to nie wszyscy nasi absolwenci – magistrowie czy doktoranci – zostają naukowcami. Tworzą natomiast zasób bardzo dobrze wykształconych ludzi, którzy potrafią rozwiązywać złożone problemy i myśleć niestandardowo. Znajdują pracę w bardzo różnych dziedzinach przemysłu czy administracji. Są zaradni, niekiedy zostają wynalazcami, znacząco przyczyniając się do wzrostu krajowego PKB.
Jeśli spojrzymy na kraje wysoko rozwinięte, to dostrzeżemy, że niektóre z nich łożą na badania nawet do 5 proc. swojego PKB, podczas gdy my nie przeznaczamy na ten cel nawet 1 proc. Inwestycja w naukę wzbogaca całe społeczeństwo.
ROZMAWIALI KATARZYNA ZIEMNICKA I PAWEŁ ZIEMNICKI