Panie Macieju, czym Pan się zajmuje w obserwatorium?

Wraz z całym zespołem zajmujemy się popularyzacją astronomii i edukacją astronomiczną. Poza tym obsługujemy ruch turystyczny, czyli wszyscy ci, którzy chcieliby poznać tajniki nieba, mogą zawsze do nas przyjść. Mamy wystawę stałą, warsztat pracy astronoma, ale od czasu do czasu pojawiają się czasowe wystawy tematyczne. No i oczywiście obserwacje nieba, na które składają się dzienne obserwacje Słońca i nocne obserwacje gwiazd, obiektów mgławicowych, planet i Księżyca.
Warto również wspomnieć, że od sześciu lat, jako pierwsi w województwie i jedni z pierwszych w Polsce, posiadamy mobilne planetarium. Zakupiliśmy samochód ze specjalną kopułą i aparaturą projekcyjną, aby jeździć do dzieci z odległych miejscowości.

Skąd u Pana ta pasja do astronomii?

Tą pasją zaraziłem się przypadkiem, bo mój ojciec kupował czasopismo „Młody technik”. Na przedostatniej stronie był dział „Astronomia dla wszystkich”. Mając siedem lat przeglądałem ten miesięcznik i zainteresował mnie ten dział. Oczywiście wtedy jeszcze moja edukacja astronomiczna nie była na tym poziomie, żebym znał wzory tam zawarte. Nie wiedziałem co to jest całka czy pierwiastek. To była dla mnie czarna magia. Ale zdjęcia czy tabele tam zawarte były na tyle przejrzyste, że można było się tą pasją astronomiczną zarazić.

Co w najbliższych dniach możemy obserwować na olsztyńskim niebie?

Księżyc w tej chwili idzie do nowiu. Możemy też obserwować Plejady – otwartą gromadę gwiazd znajdującą się w gwiazdozbiorze Byka. Jest ona często mylona z asteryzmem Małego Wozu. Są to młode gwiazdy, wokół których znajduje się jeszcze gaz, który nie wszedł w skład ich budulca. Tę gromadę możemy bez problemu dostrzec gołym okiem – widać nawet 11 gwiazd. Przez teleskop możemy ich dostrzec od 60 do 80. Niedaleko, bo w gwiazdozbiorze Oriona znajduje się piękna mgławica M42, gdzie aktualnie rodzą się młode gwiazdy. Poza tym mamy na niebie najjaśniejszą gwiazdę, czyli Syriusza. 

Wszystkie gwiazdy, które widzimy gołym okiem, ale również przez mniejsze teleskopy znajdują się w Drodze Mlecznej.

Tak, to są gwiazdy naszej Galaktyki. Inne galaktyki są bardzo odległe. Chociażby te najbliższe, jak galaktyka M31, którą można zaobserwować z naszej półkuli czy Wielki i Mały Obłok Magellana widoczne z półkuli południowej, nie dają nam możliwości obserwacji pojedynczych gwiazd. My widzimy je jako niewielkie, mgławe obłoczki. Odległość galaktyki M31 od nas wynosi 2,2 mln lat świetlnych. Widzimy ją, tak jak wyglądała, sprzed ponad 2 mln lat.

Czy o tej porze roku możemy również zaobserwować planety?

Nad ranem jest widoczna Wenus a wieczorem Mars. 27 lipca ubiegłego roku Mars był w tzw. wielkiej opozycji, czyli zbliżył się do nas bardzo mocno. Jego rozmiary kątowe, czyli powierzchnia tarczki, którą można było zobaczyć przez teleskop była naprawdę spora. Przez większe teleskopy można było dostrzec czapy szronowe na jego biegunach. Niestety teraz się od nas oddala. Jako że jest planetą o połowę mniejszą od Ziemi, to tych detali nie będziemy mogli uchwycić. Można go nawet pomylić z odległymi gwiazdami jak Betelgeza czy Aldebaran, bo świeci podobnie do nich czerwonawą barwą.

Za dnia prowadzone są również obserwacje Słońca. W jaki sposób się to odbywa?

Mamy filtry obiektywowe, które łapią promień światła na wstępie, zanim dojdzie on do soczewek obiektywu. Dzięki temu możemy oglądać Słońce w trzech odsłonach. Pierwszą jest tzw. continuum, czyli cała energia świetlna z gwiazdy jest przez nas filtrowana i możemy ją podziwiać w całej okazałości. Słońce wtedy wydaje nam się ładne, gładkie. Chociaż niekiedy możemy dostrzec na jego powierzchni plamy, czyli obszary trochę chłodniejsze (ok. 1000-1500 stopni). Możemy też pokazać naszą gwiazdę w linii wodorowej, tzw. H alfa, która jest chyba najciekawsza. Świeci tam tylko wodór – możemy dostrzec Słońce krwistoczerwone niezależnie od momentu, w którym obserwujemy. Często nam się wydaje, że ma ono taki kolor o wschodzie lub zachodzie, zwłaszcza gdy jest duży mróz. Są to efekty atmosferyczne. Mamy też możliwość obejrzenia Słońca w linii wapniowej w barwie fioletowej. Możemy zobaczyć wtedy obszary aktywne na naszej gwieździe. 

Prędkość światła w próżni wynosi w przybliżeniu 300 tys. km/s. W jakim czasie światło ze Słońca dociera na Ziemię?

Średnia odległość naszej planety od Słońca podawana w kilometrach wynosi 149 mln km. Gdybyśmy chcieli sobie przeliczyć to na jednostki świetlne to fotony światła, które opuszczają właśnie fotosferę słoneczną za 8 min. 19 sekund dotrą do nas. Słońce jest najbliższą gwiazdą, więc ta odległość nie jest duża. Druga co do bliskości gwiazda – Proxima Centauri – jest odległa od nas o 4,2 roku świetlnego, a już nie jesteśmy w stanie dostrzec jej tarczy.

Uściślijmy, że rok świetlny jest to jednostka odległości.

Tak, taką odległość pokonuje światło w ciągu roku. 9 bilionów kilometrów. Jest to dla nas może niewyobrażalna odległość, ale jednostkę lat świetlnych stosuje się w astronomii galaktycznej. W Układzie Słonecznym używamy jeszcze innego terminu odległości, zwanego jednostką astronomiczną (AU), czyli średniej odległości Ziemi od Słońca. Odległość do Marsa z naszej planety wynosi nieco ponad 1,5 AU, do Jowisza będzie to już ponad 5 AU. A dalej są przecież inne gazowe olbrzymy, komety krótkookresowe z Pasa Kuipera, a na końcu Układu znajduje się Obłok Oorta, w którym znajdują się komety długookresowe. 

Czym różnią się komety krótko- od długookresowych?

Za okres krótki uważamy 200 lat – to czas, w którym komety obiegają Słońce. Kometa Enckego w trzy lata obiega Słońce. Najbardziej znana kometa, czyli Halleya potrzebuje 76 lat. Starsi czytelnicy może sobie przypomną kometę, która w 1996 roku zbliżyła się do Słońca. Nazywała się Hyakutake. Wróci do nas za 22 tys. lat.

Patrząc na gwiazdy i galaktyki widzimy je, jakimi były setki, tysiące, miliony a nawet miliardy lat wstecz. Wiele z tych obiektów może już nie istnieć.

Te najbardziej odległe mogą rzeczywiście dzisiaj już nie istnieć. Da się porachować czy dany obiekt w dalszym ciągu emituje energię, czy też jest to tylko przeszła emisja. Taką granicą, do której jesteśmy w stanie się zbliżyć, jest promieniowanie reliktowe, które pokazuje nam fakt, że rozszerzanie się Wszechświata nadal następuje, że nie osiągnęliśmy temperatury zera absolutnego, czyli zamarcia ruchu atomów. Mamy możliwość zaglądania w przeszłość o 13,82 mld lat.

Bardzo mnie nurtuje to czy w przyszłości, o ile technika na to pozwoli, naukowcy będą mogli zaobserwować Wielki Wybuch, albo to co było wcześniej?

(śmiech) Są to bardziej rozważania filozoficzne niż astrofizyczne. Myślę, że tak daleko nie będziemy w stanie zaglądać. My najwyżej obserwujemy efekty po oraz ekspansję Wszechświata. 

Ziemia wydaje nam się duża, ale w skali kosmosu jest mała. W samym Jowiszu mogłoby się zmieścić ok. 1300 naszych planet. A co dopiero w Słońcu.

Oczywiście, jeżeli sobie popatrzymy na Słońce, wyobraźmy sobie dużą dmuchaną piłkę o średnicy metra. I gdybyśmy obok niej dla porównania ustawili kulkę od łożyska o średnicy niecałego centymetra, to zauważylibyśmy jaki jest mniej więcej stosunek naszej gwiazdy do planety. Żeby wypełnić średnicę Słońca Ziemiami ustawionymi jedna obok drugiej, potrzebowalibyśmy ich aż 109. A to jest tylko średnica, a nie wypełnienie tej sfery.

Słońce też nie jest największą gwiazdą. Prawdziwym olbrzymem jest VY Canis Majoris.

Widziałem kiedyś schemat porównawczy. Bardzo niewielki fragment łuku tej gwiazdy i przy nim niewielka kropeczka niczym główka od szpilki – to był rozmiar naszego Słońca. Ale pamiętajmy, że i nasza gwiazda będzie się rozszerzać do rozmiaru czerwonego olbrzyma. Wtedy zginie ludzkość – gwiazda wchłonie Merkurego, Wenus i Ziemię. Dotrze do orbity Marsa.

Na czym ta przemiana w czerwonego olbrzyma polega? Wiem, że zachodzą tam działania termojądrowe i lżejsze pierwiastki zmieniają się w cięższe.

W tej chwili Słońce w 73 proc. zbudowane jest z wodoru. Przemiany termojądrowe powodują powstawanie helu. Z biegiem czasu zaczną powstawać coraz cięższe pierwiastki. Za ok. 4,5 mld lat gwiazda zacznie zwiększać swoją objętość i nastąpi eksplozja zewnętrznej warstwy atmosfery. Wokół sprasowanego jądra gwiazdowego powstanie bąbel gazowy zwany mgławicą planetarną. Będzie się rozszerzał. Samo jądro będzie wielkości Ziemi – to tzw. biały karzeł o ogromnej rotacji rzędu milisekund. Gwiazda nie wyprodukuje już energii, będzie ją wypromieniowała. Ten etap potrwa ok. 5 mld lat, po czym Słońce umrze.

Biały karzeł nie jest jedynym stadium śmierci gwiazdy.

Oczywiście, gwiazdy bardzo masywne mają zupełnie inny scenariusz swojego końca. Wypalenie się materiału termojądrowego powoduje kolaps grawitacyjny, czyli zapadanie się gwiazdy. Zaczyna ona zasysać materię znajdującą się w pobliżu. Jej cząstki zaczynają być rozpędzane do prędkości relatywistycznych (porównywalnych z prędkością światła w próżni – red.), co z kolei skutkuje tym, że w swoim ostatnim tchnieniu tego typu gwiazdy wydają silny impuls rentgenowski. Jesteśmy w stanie zaobserwować takie miejsca, więc doskonale wiemy, gdzie takie obiekty mogą się znajdować. Tak powstają czarne dziury.

Krótko mówiąc, czarna dziura jest osobliwością?

Dokładnie. Osobliwość, czyli niewielki punkt o olbrzymiej masie i grawitacji.

Jeszcze jednym ostatecznym stadium gwiazdy jest pulsar. 

Tak. Nie jest tak masywny jak czarna dziura. Jest to gwiazda rotująca – w okresach milisekundowych, wyrzucająca z siebie dżet, który jest bardzo silnym impulsem radiowym. Te sygnały są bardzo regularne. Najdokładniejszym zegarem na świecie jest właśnie zegar pulsarowy. Obserwuje obroty sześciu wybranych pulsarów o takiej dokładności, która jest nie do doścignięcia przez nawet najlepsze zegary atomowe. Na świecie jest tylko jeden tego typu zegar, a znajduje się w Gdańsku na kościele św. Katarzyny. To pomysł polskich astronomów.