Czy kiedyś naprawdę dolecimy do Andromedy?

Przed każdą podróżą warto dokładniej przyjrzeć się celowi i zbadać wszystkie detale. W zbliżającej się wielkimi krokami kolejnej odsłonie serii Mass Effect odwiedzamy Andromedę. Nie jest to wytwór wyobraźni twórców, a wyjątkowa, realna galaktyka, która znajduje się najbliżej naszej Drogi Mlecznej.

Kosmos to ostateczna granica, a marzenia o podróżach międzygwiezdnych są dziś już nie tylko udziałem literatury, kina i gier wideo. Pierwszy, mały krok za nami. Odwiedziliśmy Księżyc. Ale co z innymi układami, a dalej - galaktykami? Co z życiem poza Ziemią i planetami, które moglibyśmy kiedyś zamieszkać?

Wszystko, co obecnie obserwujemy na niebie dotarło do nas, niestety, z przeszłości. Światło potrzebuje setek, tysięcy, a czasami i milionów lat, by dotrzeć na Ziemię. Weźmy choćby Andromedę - obecny obraz to stan sprzed 2,5 miliona lat! W tym czasie mogło się tam wydarzyć naprawdę wiele. Od kosmicznych katastrof po wojny obcych cywilizacji.

Postanowiliśmy znaleźć kogoś, kto opowie nam właśnie o Andromedzie, obecnym stanie nauki i potencjalne na przyszłość. Naszym przewodnikiem po nieznanym zgodził się zostać Tomasz Kisiel, kierownik Planetarium w EC1 Łódź.

***

Artur Cnotalski, Eurogamer.pl: Zacznijmy od podstaw. Czym jest galaktyka Andromedy i co o niej wiemy?

Tomasz Kisiel: Andromeda jest galaktyką spiralną, położoną najbliżej naszej własnej - Drogi Mlecznej. Jest oddalona o 2,5 miliona lat świetlnych, co oznacza, że światło emitowane przez obiekty w niej położone potrzebuje 2,5 miliona lat, żeby do nas dotrzeć.

Czyli nie dość, że obserwujemy ją od niezbyt dawna, to jeszcze patrzymy w przeszłość. To nie problem?

Nie do końca, astronomowie nie zajmują się ustalaniem prawd, nasza dziedzina to fakty. Zupełnie jak u Indiany Jonesa, który podczas wykładu na uczelni napisał słowo „prawda”, a potem je przekreślił, bo archeologia tak samo nie na tym się skupia.

Nie zależy nam, by ustalić, że w danej chwili na obserwowanej planecie jakaś cywilizacja właśnie wymyśliła koło. Chcemy odkryć prawa rządzące gwiazdami, obłokami międzygwiazdowymi i innymi zjawiskami. Te informacje możemy potem odnieść do naszej galaktyki i naszego podwórka, by lepiej zrozumieć, jak kształtował się i jak działa otaczający nas wszechświat.

Andromeda to galaktyka spiralna, czyli jest taka sama jak nasza?

Mniej więcej tak, chociaż dopiero ostatnio nauka zaczyna doprecyzowywać ten kształt. Dużo łatwiej jest przyglądać się innym galaktykom niż naszej własnej - oglądając ją od środka nie mamy najlepszej perspektywy na całość. Część obrazu przesłaniają inne obiekty znajdujące się w naszej galaktyce, uniemożliwiając obejrzenie jej w całości. W tej chwili wiemy, że jest to Droga Mleczna to galaktyka spiralna z lekką poprzeczką, posiada trzy duże ramiona spiralne i kilka drobniejszych - my znajdujemy się w jednym z tych mniejszych.

Kosmos jest bardzo kolorowy. Niemal na każdym zdjęciu przestrzeni widać różnobarwne plamy. Czy Andromeda różni się od Drogi Mlecznej pod tym względem i co to właściwie znaczy?

Tamta galaktyka jest trochę większa od naszej, ale poza tym są bardzo podobne. Można nawet powiedzieć, że są bliźniacze względem siebie. Zresztą Andromeda i Droga Mleczna oddziałują na siebie grawitacyjnie i szacuje się, że za kilka miliardów lat się zleją, łącząc w jedną, gigantyczną galaktykę eliptyczną.

No dobrze, ale skoro obie są tak podobne, to po co właściwie lecieć do galaktyki Andromedy?

To nie do końca dobre pytanie. Lepiej zastanowić się, czy warto zostać tu, gdzie jesteśmy. Odpowiedź jest prosta: nie ruszając się z miejsca jesteśmy podatni na katastrofy, jakie mogą przydarzyć się tutaj, ale nie tam.

Nie wystarczy rozprzestrzenić się po naszej galaktyce?

Nie zawsze. Skala niektórych kataklizmów potrafi dotknąć całą galaktykę, sprawiając, że stanie się ona nieprzyjazna dla życia, przynajmniej w obecnym rozumieniu, czyli życiu opartym na węglu. Oczywiście, możemy sobie wyobrazić jakieś egzotyczne formy życia, oparte na krzemie, kryształy i tym podobne, ale egzobiolodzy raczej w to nie wierzą.

We wszechświecie jest dużo wody, co sugeruje, że wiele innych form życia będzie raczej podobnych do nas, opartych na węglu. Gdyby cała galaktyka stała się aktywna radiowo, na przykład zmieniła się w kwazar, to znaczy zaczęła generować strumienie aktywnych cząstek, które mocno promieniują, mogłoby to wyeliminować życie.

W takiej sytuacji lepiej byłoby przenieść się do sąsiedniej galaktyki, szczególnie gdybyśmy dysponowali czymś w stylu przekaźników masy, na astronomicznie krótki czas, zanim na Drodze Mlecznej wszystko wróci do normy. Zasoby, które byśmy tam znaleźli, są raczej podobne do tego, co możemy znaleźć tutaj.

Czyli pod względem surowców potencjalnie możemy w Andromedzie znaleźć to samo, co tutaj?

To bardzo prawdopodobne - procesy astrofizyczne zachodzące u nas są niemal identyczne, jak te zachodzące w Andromedzie.

W jakim stopniu jesteśmy w stanie się przyjrzeć Andromedzie? Możemy rozróżnić coś poza jej kształtem, wiemy cokolwiek o gwiazdach czy innych obiektach?

Tak, chociaż nie posiadamy zbyt wielu szczegółów. Andromeda znajduje się relatywnie blisko, jak na wartości astronomiczne, więc możemy w niej rozróżnić pewne obiekty, takie jak gwiazdy zmienne i wybuchowe. Z ich pomocą jesteśmy w stanie obliczyć odległość do tej galaktyki - margines błędu w obliczeniach tego dystansu to zaledwie dziesiątki tysięcy lat świetlnych. To bardzo duża dokładność.

Ale widzimy tylko jasne elementy - nie ma szans na wypatrzenie planet czy nawet układów planetarnych?

Problem z układami planetarnymi jest taki, że w zdecydowanej większości nie obserwujemy ich wprost. Częściej przyglądamy się śladom ich obecności, niż patrzymy na nie bezpośrednio. O obecności planet świadczy między innymi to, że światło gwiazdy, którą otaczają jest w jakiś sposób zaburzane. W ten sposób jesteśmy na przykład w stanie wykrywać planety, które zakrywają tarczę gwiazdy.

Takie zjawiska - zwane tranzytem - obserwujemy też w naszym układzie słonecznym, choćby w przypadku Merkurego czy Wenus. Korzystając z dobrego teleskopu możemy zobaczyć, że po tarczy słońca przesuwa się taka niewielka kropka, obniżając ilość światła, a gdy przechodzi, odnotowujemy wzrost, powrót do normy. Różnica w oświetleniu pozwala nam ocenić rozmiar planety, której nie widzimy wprost.

W kwestii wykrywania planet - NASA pochwaliła się niedawno, że wykryto układ gwiezdny z siedmioma egzoplanetami - TRAPPIST-1, a twórcy Elite: Dangerous chwalą się, że ich silnik odpowiadający za tworzenie galaktyki i planet „przewidział” i wygenerował bardzo podobny układ w niemal tej samej odległości od Ziemi w oparciu o obliczenia związane z masą - na ile ma to oparcie w nauce?

Obliczenia masy to trudna sprawa. Obserwując planetę w odniesieniu do gwiazdy, przyglądamy się też zachowaniu samej gwiazdy. Działa to tak, jak w przypadku sportowca wykonującego rzut młotem: zawodnik zaczyna się kręcić, a ruch kuli wpływa też na ruch atlety. Nasze słońce też porusza się, szczególnie w odniesieniu do ruchu planet, szczególnie Jowisza i Saturna.

W dużym uproszczeniu: to, jak zachowuje się gwiazda, pozwala ocenić, czy coś przy niej jest. W oparciu o ruch gwiazdy możemy też szacować masę obiektów ją otaczających. Możemy też przyglądać się zagięciu światła na planecie. Jest to tak zwane mikrosoczewkowanie grawitacyjne, które wprost zależy od masy obiektu. My to ugięcie widzimy jako lekkie pojaśnienie, bo światło zostaje skupione w naszym kierunku, zamiast być rozproszone wszędzie dookoła.

Fakt, że odpowiednik układu Trappist jest w grze wideo nawet w podobnej odległości, co prawdziwy odkryty układ gwiezdny i zaledwie nieco mniejszy, to chyba spore osiągnięcie, jeśli chodzi o wykorzystywanie wiedzy astronomicznej dla rozrywki?

Komputery są obecnie w stanie szybko wykonywać tak niesamowicie złożone obliczenia i tworzyć proceduralnie olbrzymie połacie przestrzeni. Formuły służące do generowania wszechświata w takich produkcjach są z całą pewnością mocno zakorzenione w badaniach i nauce, więc pewne podobieństwa są całkiem naturalne, jednak tak duża dokładność [Trappist-1 oddalony jest od 39.5 roku świetlnego, system w Elite o 39 lat świetlnych - przyp. red.], to coś imponującego.

Pozostając przy temacie egzoplanet i obserwacji kosmosu. Naukowcy wykorzystują „zwykłych” obywateli do badania wielu naukowych zagadnień, między innymi do identyfikacji ludzkiego genomu przez tak zwane „citizen science”. Teraz twórcy EVE Online ogłosili, że za pośrednictwem jednego z projektów w grze, będziemy mogli wspierać naukowców w szukaniu egzoplanet - jak to może działać?

Ludzie radzą sobie z analizą obrazu znacznie lepiej niż komputer - dla nas rozróżnianie twarzy jest dość banalne, maszyna potrafi mieć z tym olbrzymie problemy. Zdarza się mylić zegar z człowiekiem, co nam raczej by się nie zdarzyło. Naukowcy korzystają z pomocy ochotników do identyfikacji kraterów na księżycu, szacowania kształtów galaktyk i szukania planet.

Projekt Discovery, o którym mówimy, ma dać graczom zajęcie podczas długich lotów - korzystając z prawdziwych danych astronomicznych, mają próbować ustalić, czy w danym miejscu jest planeta, czy jej nie ma. Dla gracza nie ma różnicy, czy przygląda się faktycznym, czy zmyślonym danym, a jednak - jego praca może pomóc nauce.

Warto pamiętać, że ilości danych, jakie mamy do przetworzenia, są gigantyczne, w odróżnieniu od liczby ludzi zdolnych nad nimi pracować.

Naukowcy robią z użytkowników chomiki, które napędzają wielki mechanizm badania kosmosu? Uczestnik takiego projektu nie musi rozumieć całości, by pomagać.

Tak, i trzeba zaznaczyć, że taka pomoc wolontariuszy jest nie do przecenienia. Jeżeli mamy milion gwiazd, z których każdej trzeba się przyjrzeć, to jeden naukowiec w zestawieniu z setkami użytkowników jest dużo mniej wydajny, zbada i przetworzy mniej. Komputer z kolei ma problem z rozpoznaniem tego, czy faktycznie na danym zdjęciu coś jest, czy nie.

W obecnej sytuacji rozwiązanie tych problemów jest proste: bierzemy internautę, upraszczamy mu te dane tak, żeby był je w stanie zrozumieć i mówimy, czego ma szukać. Jeżeli spośród tego miliona wyłonimy w ten sposób dziesięć tysięcy potencjalnie interesujących obiektów, to nasz naukowiec ma nagle sto razy mniej danych do zbadania. Warto pamiętać, że każda taka próbka, obiekt, trafia nie do jednego człowieka, ale do - przykładowo - stu. Jeśli dziewięćdziesięciu spośród nich powie, że coś widzi, analizujemy dalej. Jeśli tylko dziesięciu - raczej nie ma tam nic interesującego.

Nie istnieje szansa, że przegapimy w ten sposób jakichś obcych, bo byli zbyt niewyraźni?

Oczywiście, zawsze jest możliwość, że są gdzieś na krawędzi galaktyki i czekają na kolejny cykl, ale póki co, nie udało się ich wyśledzić. Wielu naukowców jest przekonanych, że to tylko kwestia czasu, warto jednak pamiętać, że życie to dość szerokie pojęcie. Życie na Ziemi istnieje od dwóch i pół miliarda lat, czyli przez połowę czasu istnienia naszej planety, a z tego człowiek - w najlepszym, uwzględniającym wszystkich naszych przodków przypadku - jest tu obecny od jednego miliona lat. To spora różnica.

A co z ideą, że jeżeli nie znaleźliśmy dotąd dowodów na obce życie, to ono po prostu nie istnieje?

Raczej w to nie wierzę. Spójrzmy na obecny stan nauki. Kiedy chodziłem do szkoły, zakładano, że poza naszym układem słonecznym planety mogą, ale nie muszą istnieć. Potem Wolszczan odkrył nową planetę w 1992 roku, liczba odkryć powoli rosła, a w tej chwili odkrywamy po kilkaset czy nawet kilka tysięcy planet rocznie, dochodząc do nawet dziesięciu tysięcy znanych obiektów. Patrząc na tempo wzrostu, spodziewałbym się, że za jakieś pięć lat wkroczymy w setki tysięcy.

Prędzej czy później trafimy na planetę, w której atmosferze znajdziemy tlen, a to będzie sygnał, że na jej powierzchni istnieje życie, przynajmniej roślinne. Tlen, jako aktywny pierwiastek oddziałuje na wiele innych, prędzej czy później powinien związać się z węglem czy inną substancją, dając zalążek życiu.

A co z gotowymi dowodami na istnienie innych cywilizacji, nie powinniśmy szukać przekaźników masy, ruin starożytnych cywilizacji czy transmisji z kosmosu?

Szukamy sygnałów, czego najlepszym przykładem jest istniejący od bardzo dawna projekt SETI, w ramach którego internauci także mogą pomagać na zasadach „citizen science”.

Z ruinami starożytnych cywilizacji jest pewien problem. Gdyby ludzkość nagle zniknęła, a pozostały wszystkie dzieła ich rąk, jak szybko nasze budowle czy inne twory rozpadłyby się i rozłożyły? Okno na znalezienie takich śladów byłoby bardzo niewielkie, choć ciężko oszacować, czy ślady po nas przetrwałyby kilkadziesiąt czy kilkaset lat.

Najlepszym śladem, jaki byśmy po sobie zostawili - poza olbrzymimi ilościami plastiku na Ziemi - są dowody obecności astronautów na Księżycu. Odciski butów, łazików czy przedmioty, które tam zostawili mogą bez erozji wywoływanej przez czynniki atmosferyczne wytrzymać bardzo długo i jedynie wyblaknąć przez działanie promieniowanie słonecznego. Chyba że zostaną zmiecione przez meteoryt, który uderzy w powierzchnię Księżyca.

Wiele obiektów jest też zbyt małych, by je wypatrzyć z naszej planety - możliwe, że kiedy wreszcie dolecimy do innego układu gwiezdnego, znajdziemy jakieś ślady.

Wiemy dużo o obserwacjach, a co z podróżowaniem?

W tej chwili to czyste spekulacje. Planowanie wyprawy do najbliższej sąsiedniej planety przekracza nasze możliwości, by przygotować bezpieczną podróż. Wycieczka do najbliższej gwiazdy trwałaby dziesiątki tysięcy lat. To niepraktyczne. Przygotowanie się do takiego przedsięwzięcia jest w praktyce obecnie niemożliwe.

Za jakieś kilkadziesiąt czy kilkaset lat będziemy być może w stanie zredukować ten czas podróży do, powiedzmy, dziesiątek lat, czyniąc całą wycieczkę bardziej realną. Ale nadal mówimy tu o długiej wyprawie do najbliższej gwiazdy, która jest znacznie bliżej niż galaktyka Andromeda.

Pewne nadzieje pokładamy w fikcji naukowej, jednak pozostaje ona nadal fikcją. Miguel Alcubierre, fizyk z Meksyku, opracował równania modyfikujące prawa Einsteina. W teorii można by wytworzyć bąbel w czasoprzestrzeni poruszający się z dowolną prędkością, nie ograniczony przez prędkość światła. Ta bańka zagina przestrzeń przed sobą, a statek wewnątrz jest w stanie spoczynku, nie porusza się. Nauka mówi, że ten sposób podróży jest możliwy, ale problemem są olbrzymie ilości energii potrzebne do wygenerowania bąbla, nie mówiąc już o negatywnej energii, której w sumie nie rozumiemy i nie wiemy, co ten termin nawet oznacza.

Gramy w Mass Effect: Andromeda - walka i Nomad

Zobacz na YouTube

A co z innymi technologiami podróży? EmDrive czy silniki jonowe?

NASA korzysta z silników jonowych od pewnego czasu, ale nie jest to zbyt obiecująca droga do podróży w kosmos. EmDrive, napęd elektryczny, jest ciekawy o tyle, że jest problematyczny i istnieją pewne wątpliwości co do tego, jakim cudem w ogóle działa i co dokładnie dzieje się z promieniowaniem mikrofalowym, bo zdawał się łamać prawa fizyki.

Jeśli ta technologia faktycznie sprawdzi się dla podróży kosmicznych, może być przełomowa. Kto wie, czy patrząc na obecny postęp technologiczny za piętnaście lat nie będziemy wykorzystywać jej do transportu towarów na Marsa, bo okaże się, że paliwo, jeden z głównych ograniczających nas czynników, nie jest już problemem.

Jeśli uda nam się dotrzeć do punktu, gdzie czas podróży do innej gwiazdy zajmuje kilkanaście lat, być może dalekie podróże staną się rzeczywistością - za sprawą teorii względności wiemy, że taki lot dla podróżujących zająłby trochę krócej, a kilka lat w kosmosie już teraz jesteśmy w stanie przetrwać.

EmDrive i redukcja zapotrzebowania na paliwo wynikająca ze sposobu jego działania [napęd wykorzystuje promieniowanie mikrofalowe, zamiast spalać paliwo rakietowe - przyp. red.], może znaczyć, że zbudujemy statki bez ograniczeń wielkości, co pozwoliłoby stworzyć samowystarczalne okręty podróżujące całymi latami.

A co z pomysłami takimi jak przekaźniki masy? Jest szansa, że będziemy wystrzeliwać statki jak pociski?

W teorii tak, choć obecnie przyglądamy się temu na poziomie pojedynczych cząstek. Fizyka kwantowa eksperymentuje z tunelowaniem - procesem, gdzie cząstka znika w jednym miejscu i pojawia się gdzieś indziej.

Jest też teleportacja, choć ma niewiele wspólnego z tym, co pokazuje nam science-fiction. Wykorzystuje splątanie kwantowe, czyli dwie powiązane cząstki, odsunięte na pewną odległość, które zmieniają równocześnie swój stan.

To coś podobnego do metod komunikacji w grze Mass Effect 2, gdzie rozmawialiśmy w ten sposób z Człowiekiem Iluzją? Tam był to bardzo dobry telefon, chcemy też tak latać?

Chciałoby się powiedzieć, że tak, ale naukowcy studzą ten entuzjazm - nie doszło jeszcze do przełomu, który wysuwałby to poza obszar spekulacji. Jako fan science-fiction, czuję, że wiele rzeczy wydaje się możliwe, ale póki nie potwierdzi tego nauka, moja bardziej racjonalna strona skupia się na faktach. Alcubierre opracował na przykład równania warp, ale jeszcze nie wymyśliliśmy, co z nimi zrobić w praktyce. Musimy czekać.

No tak, ale NASA pokazała już jakiś czas temu koncept statku z pierścieniami, mającego poruszać się w warp.

Owszem, ale to tylko pokazuje, że ktoś się sprawie przygląda i nad nią pracuje. Do faktycznych zastosowań jeszcze daleko, szczególnie że każdy eksperyment wiąże się z olbrzymią inwestycją finansową. Zderzacz Hadronów to potwornie drogie przedsięwzięcie, a pozwala nam przyglądać się malutkiemu elementowi rzeczywistości, odkrywać cząstki, których nie znaliśmy, albo tylko spekulowaliśmy na temat ich istnienia.

Wszystko zależy od ludzi i ich innowacyjności. Ta innowacyjność kiedyś z pewnością pozwoli nam rozprzestrzenić się w kosmosie.