Biblioteka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Biblioteka > Astronomia, Astronautyka > ŁOWCY PLANET  



[1]  [2]  [3]  [4]  [5]  [6]  [7]  [8] 
W czerwcu 1991 roku Wolszczan dostrzegł w danych obserwacyjnych coś, co wskazywało na obecność dwóch dodatkowych okresów zmienności, które mogły być spowodowane istnieniem planet. "Jedyną istotną przeszkodą był dla mnie wówczas brak dokładnej pozycji pulsara - wspominał. - Jeśli pozycja jest niedokładna, pojawiają się dodatkowe residua momentów przyjścia pulsów radiowych i łatwo jest wtedy pomylić się i uznać, że uzyskany model jest poprawny".

Kiedy pod koniec lipca uczeni angielscy donieśli o odkryciu pierwszej planety krążącej wokół pulsara, Wolszczan przyjął te informacje z mieszanymi uczuciami. "Byłem tym oczywiście bardzo podekscytowany, ale jednocześnie trochę zawiedziony - miałem przecież w rękach coś równie interesującego. Wówczas jednak nie byłem jeszcze pewny, że w moich danych kryją się rzeczywiście jakieś planety. Miałem różne podejrzenia i próbowałem usilnie wytłumaczyć to, co widziałem, błędami w modelowaniu, problemami technicznymi z aparaturą, usterkami programów komputerowych do analizy danych. Zawsze myśli się najpierw o takich rzeczach i dopiero kiedy wyeliminuje się wszelkie potencjalne problemy, można zacząć uprawiać naukę. Byłem właśnie bliski tego momentu, kiedy pojawiła się praca Andrew Lyne'a".

Tymczasem Dale'owi Frailowi udało się wreszcie odnaleźć pulsar za pomocą układu VLA. W sierpniu dokonał analizy danych obserwacyjnych. "Byłem właśnie po lekturze artykułu o planecie pulsara - opowiadał Frail. - Myślałem o tym stale podczas redukcji naszych obserwacji. Wysłałem Alexowi fax z pozycją pulsara, dopisując dla żartu "Nie znajduj tu żadnych planet". Odpowiedział mi pocztą elektroniczną, że są dwie planety. Byłem pewien, że żartuje".

Otrzymawszy poprawioną pozycję pulsara, Wolszczan natychmiast zidentyfikował planety. Problem jednak pozostał, ponieważ nawet przy uwzględnieniu dwóch planet model czasowy nie przewidywał poprawnych momentów nadejścia kolejnych pulsów.

Tworząc swój model, Wolszczan założył, że orbity planet są kołowe. "Pomyślałem więc, że może model jest poprawny - i rzeczywiście krążą tam planety - tylko ich orbity nie są idealnie kołowe". We wrześniu Wolszczan odwiedził Uniwersytet Cornella i wprowadził poprawki do programu komputerowego, uwzględniające niewielkie wydłużenie orbit. "To była ta magiczna chwila, w której miało się okazać, czy rzeczywiście są tam planety, czy też coś zupełnie innego. Uruchomiłem ponownie program i obejrzałem wyniki". Zmodyfikowany model pasował idealnie do obserwacji. "Wiedziałem, że to nie może być nic innego, jak planety zbliżone masą do Ziemi, krążące wokół tego pulsara". Były to pierwsze planety odkryte poza Układem Słonecznym.

Wolszczan zaczął wygłaszać referaty o swoich planetach, a raport, opisujący to doniosłe odkrycie, ukazał się w wydaniu "New Scientist" z 14 grudnia. Można w nim przeczytać: "Radioastronomowie w USA odkryli dwie, a być może nawet trzy planety krążące wokół pulsara. Jest to już drugi taki przypadek, należałoby więc wyjaśnić, w jaki sposób planety mogły znaleźć się w pobliżu takich obiektów". Masy dwóch planet, co do których istnienia Wolszczan i Frail nie mieli żadnych wątpliwości, były równe kilku masom Ziemi. Planeta wewnętrzna, nieco masywniejsza, obiegała pulsara w ciągu 67 dni po orbicie trochę ciaśniejszej niż orbita Merkurego. Planeta zewnętrzna miała okres 98 dni i orbitę nieco większą od Merkurego. (Istnienie trzeciej planety, o okresie jednego roku, nie potwierdziło się).

W artykule opublikowanym w "New Scientist" podkreślono, że pulsar PSR B1257+12 jest, w odróżnieniu od pulsara Lyne'a, pulsarem milisekundowym. Może to mieć związek z powstaniem planet, ponieważ pulsar taki rozkręca się pod wpływem materii spływającej nań z towarzyszącej gwiazdy. PSR B1257+12 to dość nietypowy pulsar milisekundowy, gdyż jest on obiektem pojedynczym, co oznacza, że druga gwiazda uległa całkowitemu zniszczeniu. Wolszczan i Frail sugerowali, że odkryte przez nich obiekty mogą stanowić "następne pokolenie" planet, uformowane z pozostałości po drugiej gwieździe.

Środowisko astronomiczne szybko zaakceptowało nowe odkrycie. W następnym, bożonarodzeniowym wydaniu "New Scientist" ukazał się dłuższy artykuł prezentujący opinie niezależnych astronomów. Tytuł artykułu mówił sam za siebie: "ASTRONOMOWIE TWIERDZĄ, ŻE PULSAR MOŻE MIEĆ PLANETARNE TOWARZYSTWO". Wiarygodnie wyglądały zwłaszcza okresy orbitalne planet. Żaden z nich nie był prostym ułamkiem ziemskiego roku, co pozwalało wierzyć, że nie doszło tu do błędnej interpretacji efektów ruchu Ziemi wokół Słońca. Ponadto planety znajdowały się w rezonansie 3:2 - planeta wewnętrzna obiegała pulsara trzykrotnie niemal dokładnie w tym samym czasie, w którym planeta zewnętrzna wykonywała 2 okrążenia. W podobnym rezonansie w Układzie Słonecznym znajdują się Neptun i Pluton. Rezonans sprawia, że dwie planety pulsara oddziałują na siebie grawitacyjnie w szczególny sposób, znajdując się w regularnych odstępach czasu w identycznej wzajemnej pozycji. Powoduje to wystąpienie perturbacji ich ruchu. Gdyby udało się wykryć te perturbacje, stanowiłyby one niepodważalny dowód świadczący o istnieniu planet.

Odkrycie nowych planet w pobliżu pulsara spowodowało, że astronomowie zaczęli też wierzyć w istnienie pierwszej planety pulsarowej, znalezionej przez zespół Andrew Lyne'a w układzie PSR B1829-10. Artykuł w "New Scientist" zawierał jednak również takie oto złowieszcze słowa: "Wielu astronomów odnosiło się sceptycznie do odkrycia planety pulsara PSR B1829-10, ponieważ jej okres wynosi niemal dokładnie 6 miesięcy. Może to oznaczać, że obserwowane zakłócenia sygnałów pulsara są spowodowane ruchem Ziemi wokół Słońca".

W ciągu kilku zaledwie dni miało się okazać, że przypuszczenia te były słuszne.

Jedna planeta znika

Andrew Lyne przyjął wiadomość o nowych planetach krążących wokół pulsara z wielkim zainteresowaniem. Amerykańskie odkrycie nastąpiło tak szybko po brytyjskim, że odnalezienie kolejnych planet wydawało się tylko kwestią czasu. Lyne miał jednak wkrótce dokonać bardzo nieprzyjemnego odkrycia, dotyczącego jego własnej planety, tej o okresie 6 miesięcy, o której istnieniu doniósł w lipcu.

Drugiego stycznia 1992 roku Lyne prowadził dalsze badania pulsara. "Opracowywałem dane obserwacyjne, starając się dokładniej wyznaczyć orbitę - opowiadał. - Przeglądałem pliki z danymi i zauważyłem, że pozycje pulsara w dwóch plikach różnią się nieco. Trochę mnie to zdziwiło". Nowa pozycja pulsara różniła się od starej o dziewiątą cześć stopnia. "Nasza normalna procedura była taka, że po uzyskaniu nowej pozycji pulsara wszystkie obliczenia modelowe były powtarzane. Ale dla tego pulsara nie zostało to zrobione". Błąd pozycji pulsara może wpłynąć na jego model czasowy, ponieważ dokładny moment przyjścia kolejnego pulsu zależy w bardzo dużym stopniu zarówno od położenia Ziemi na orbicie wokół Słońca, jak i od pozycji pulsara na niebie.

Lyne wprowadził więc nową pozycję pulsara do komputera. "Trzy minuty później obliczenia były gotowe - wspominał. - Sześciomiesięczny okres zaburzeń zniknął. Nie minęło nawet pół minuty, kiedy uświadomiłem sobie, że ten pulsar nie ma żadnej planety".

"Przez dobre pół godziny siedziałem przed ekranem komputera, zupełnie odrętwiały, próbując sobie wyobrazić konsekwencje tych wszystkich głupstw, które na ten temat napisaliśmy i powiedzieliśmy w ciągu kilku poprzednich miesięcy. To było okropne uczucie".

Lyne poinformował o wynikach swoich kolegów. "Był to okres Bożego Narodzenia i Nowego Roku. Nie chcąc kompletnie zepsuć świąt Setnamowi Shemarowi - a wiedziałem, że bardzo to przeżyje - powiedziałem o tym najpierw Matthew Bailesowi i we dwóch przedyskutowaliśmy konsekwencje". Następne dwa tygodnie były bardzo trudne. "Wiele osób poświęciło swój czas, zastanawiając się, jak taki obiekt mógł powstać - mówił Lyne - i nie mogliśmy pozwolić, by dalej pracowali nad czymś, co nie istnieje".

Zespół Lyne'a szukał okazji do odwołania swojego odkrycia. Za kilkanaście dni Lyne miał wygłosić referat na zorganizowanej w Atlancie konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego. Konferencje te odbywają się dwa razy w roku i zwykle bierze w nich udział ponad tysiąc astronomów, którzy przedstawiają wyniki swoich prac. Prezesem Towarzystwa był wtedy John Bahcall z Instytutu Studiów Zaawansowanych w Princeton.

"Zadzwoniłem do niego - wspominał Lyne - i powiedziałem mu o naszym problemie. Odniósł się do tego ze zrozumieniem i zaproponował, żebym jednak wygłosił swój referat i opowiedział szczerze, jak sprawa wygląda". Lyne miał wystąpić w środę, 15 stycznia, trzeciego dnia trwającej tydzień konferencji.

Ani Aleksander Wolszczan, ani Dale Frail nie wiedzieli nic o zniknięciu pierwszej planety aż do chwili, kiedy znaleźli się w Atlancie. "Byłem na tej konferencji, na tej pamiętnej konferencji - wspominał Frail. - Wśród osób zajmujących się pulsarami zaczęły krążyć jakieś pogłoski. Wiedzieliśmy, że Andrew Lyne ma wygłosić referat o swojej planecie. Alex miał wystąpić zaraz po nim i opowiedzieć o swoim odkryciu. Mówiło się, że Andrew jest już w mieście, ale zatrzymał się w innym hotelu, ponieważ ma ogłosić bardzo ważną wiadomość, przypuszczalnie o tym, że planeta pulsara nie istnieje". Wolszczan też słyszał te pogłoski, a dzień przed referatem Bahcall powiedział mu, że planeta Lyne'a zniknęła.

Ogromna większość pozostałych uczestników konferencji o niczym nie wiedziała. Referaty wygłaszano w hotelowej sali konferencyjnej - wielkim, luksusowym pomieszczeniu, wyłożonym kasztanowej barwy materiałem, oświetlonym ogromnymi kandelabrami. Panował wielki ścisk, ponieważ większość z ponad tysiąca osób biorących udział w konferencji chciała usłyszeć najnowsze wieści dotyczące największego odkrycia astronomicznego 1991 roku. Andrew Lyne, który pierwszy dokonał tego odkrycia, miał też pierwszy stanąć przed tym tłumem, tuż przed dwunastą w południe. Referat Aleksandra Wolszczana zaplanowano pół godziny później.

"Siedziałem na samym przodzie widowni - wspominał Frail - obok Alexa i kilku innych osób zajmujących się pulsarami. Zupełnie nie pamiętam, o czym mówił Alex, za to bardzo dobrze pamiętam referat Andrew. Kiedy wypowiedział to najważniejsze zdanie, cała widownia wstrzymała oddech. To był wielki szok dla większości obecnych, a dla Andrew musiało to być straszne przeżycie - stanąć tam przed nimi i wygłosić ten referat".

Na początku wystąpienia Lyne'a wszystko wydawało się w porządku. Nie było mowy o wycofaniu się z odkrycia. Lyne opowiedział, jak jego zespół odkrył sześciomiesięczne oscylacje w okresie pulsara, i przedstawił pięć możliwych przyczyn tych oscylacji. Pierwszą był ruch orbitalny Ziemi, Lyne zaznaczył jednak, że okres oscylacji różnił się o 2 dni od połowy roku oraz że inny pobliski pulsar nie wykazywał takich zakłóceń. Druga możliwość była bardzo ekscytująca - wokół pulsara krążyła planeta obiegająca go w ciągu 6 miesięcy. Lyne przedstawił skrótowo różne teorie pochodzenia takiej planety, wnioskując, że powstała ona prawdopodobnie już po wybuchu supernowej. Trzy kolejne możliwe przyczyny oscylacji miały związek z drobnymi, wahadłowymi ruchami pulsara, zaburzeniami występującymi w jego wnętrzu oraz wpływem gazu międzygwiazdowego na promieniowanie pulsara.

Lyne mówił dalej, że jego zespół kontynuował obserwacje pulsara, i zapewniał, że sześciomiesięczne oscylacje pojawiały się przez cały czas. Dokładniejsza analiza danych wykazała jednak, że oscylacje te są spowodowane pierwszą z pięciu przedstawionych wcześniej przyczyn.

Przez widownię przebiegł szmer. "Planeta po prostu wyparowała" - oświadczył Lyne. Następnie wyjaśnił, jak dwa małe błędy doprowadziły do powstania rzekomych sześciomiesięcznych oscylacji w okresie pulsara. Pierwszym z nich była niedokładna pozycja pulsara, którą program komputerowy usiłował poprawić. Precyzyjne położenie Ziemi na orbicie było również niezwykle ważne, ponieważ światło przebiega promień tej orbity w ciągu 8 minut, podczas gdy sygnały radiowe od pulsara dochodzą 3 razy w ciągu każdej sekundy. Fatalnym zbiegiem okoliczności program komputerowy, usiłując poprawić niedokładnie wprowadzoną pozycję pulsara, zakładał dla uproszczenia, że orbita Ziemi jest idealnie kołowa. Jeśliby jednak nałożyć okrąg na prawdziwą, lekko eliptyczną orbitę Ziemi, dwie krzywe przetną się w czterech miejscach, a różnica między prawdziwą a przyjętą w obliczeniach odległością Ziemi od Słońca będzie najpierw dodatnia, potem ujemna, ponownie dodatnia i na koniec znów ujemna - pojawia się oscylacja o okresie 6 miesięcy, imitująca ruchy planety, która w rzeczywistości nie istnieje. Kończąc swój referat, Lyne wydawał się poruszony. "Jesteśmy bezgranicznie zawstydzeni - powiedział - i jest nam bardzo przykro".

Siedzący w tłumie Frail był pod wrażeniem jego wystąpienia. "Cóż za honorowa postawa - mówił potem. - Wielu naukowców w podobnej sytuacji opublikowałoby sprostowanie i nie pokazało się publicznie. Andrew natomiast przekonał się o swojej pomyłce, nie powiedział tego nikomu, ale przyleciał do Stanów Zjednoczonych i ogłosił to publicznie, biorąc na siebie całą odpowiedzialność. To było niesamowite". Całe audytorium odniosło chyba podobne wrażenie i nagrodziło Lyne'a grzmiącymi brawami.

Lyne oczekiwał bardziej powściągliwej, może nawet negatywnej reakcji. "Byłem zdumiony życzliwością i zrozumieniem, jakie mi okazywano - wspominał. - To było zaskakujące. Wydawało mi się, że na to nie zasłużyłem. Zrobiłem błąd, którego nie powinienem popełnić, jeśli w ogóle moja metodologia pracy była poprawna".

Następnego dnia w "Nature" ukazał się krótki list podpisany przez Lyne'a i Bailesa, zatytułowany po prostu: "Nie ma planety krążącej wokół PSR 1829-10". Zawierał on następującą konkluzję: "Nasz błąd, polegający na przeoczeniu różnicy pozycji i niezastosowaniu zwykłej w takim wypadku procedury, doprowadził do pojawienia się nieistniejącej planety. Musimy wziąć pełną odpowiedzialność za ten błąd. Chociaż jednak PSR 1829-10 nie ma planety, pomiary czasowe pulsarów pozostają najbardziej czułą metodą poszukiwania planet poza Układem Słonecznym, czego dowód znajdujemy opublikowanym w ubiegłym tygodniu artykule Wolszczana i Fraila".

Lyne podkreślał w swoim referacie, że popełniony przez niego błąd nie ma żadnego związku z odkryciem planet krążących wokół pulsara PSR B1257+12. Dokładna jego pozycja, wyznaczona przez Fraila, uchroniła Wolszczana przed popełnieniem podobnej pomyłki.

Mimo to Wolszczan obawiał się, że jego wystąpienie może zostać przyjęte nieprzychylnie. "Będąc na miejscu słuchacza, który nie wie zbyt wiele o chronometrażu pulsarów, pozostałbym zapewne bardzo sceptyczny. Kiedy trzeba mówić o czymś bardzo niezwykłym w tak niezwykłej atmosferze, jaka panowała tego dnia, człowiek się dodatkowo mobilizuje. Koncentrowałem się wyłącznie na tym, co mam powiedzieć i jak przedstawić to w sposób najbardziej przekonywający. Wystąpienie Andrew było dosyć emocjonalne, ale pamiętam bardzo wyraźnie, że kiedy skończyłem swój referat, zadano mi wiele pytań, nikt jednak nie wygłosił opinii typu: "Cóż, z tego, co powiedział Andrew Lyne, wynika, że pańskie twierdzenia muszą być pozbawione sensu"".

"Do dzisiaj nie wiem - mówił Lyne - co powinienem był zrobić, żeby uniknąć tego błędu. Od samego początku mieliśmy wątpliwości, a mimo to nie zdołaliśmy stwierdzić, co może być złego w tej sześciomiesięcznej okresowości. Jeśli więc mówić o uczeniu się na błędach, to obawiam się, że takie pomyłki mogą zdarzać się i w przyszłości". Jedno, co według Lyne'a można było zrobić, to wykonać obliczenia modelowe za pomocą innego pakietu oprogramowania; nie wydawało się to jednak potrzebne.

[1]  [2]  [3]  [4]  [5]  [6]  [7]  [8] 
[  góra strony  ]

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach