Virtualno vesolje pomaga rešiti uganko pravega

foto: Carl Jones

Vir: Nasa

Naše Osončje je staro skoraj 5 milijard let ali trikrat manj kot celotno vesolje. Kaj se je dogajalo z zvezdami Rimske ceste, od kod so prišli Sonce, Zemlja in druge zvezde, raziskuje dr. Rok Roškar.

Domžalčan je diplomiral iz fizike v St. Louisu, nato pa doktoriral iz astrofizike na Washingtonski univerzi v Seattlu. Zdaj je podoktorski raziskovalec na Inštitutu za teoretično fiziko Univerze v Zürichu.

Izjemno opažen je bil njegov članek, ki ga je kot vodilni avtor leta 2008 objavil v reviji Astrophysical Journal Letters. S sodelavci je na osnovi obsežnih računalniških simulacij prvič pokazal, da zvezde v naši galaksiji, vključno z našim Soncem, ne ostajajo ves čas na isti razdalji od središča galaksije.

Večina jih sicer kroži okoli središča, naše Sonce na primer potrebuje za en obhod dobrih 200 milijonov let. Ob tem pa se zaradi motenj, ki jih povzročajo spiralni rokavi ali osrednja prečka, središču počasi približujejo ali od njega oddaljujejo. Tako dobi neka zvezda sčasoma sosede, ki so prišleki od drugod. To ima zelo pomembne posledice za razumevanje razvoja diskov spiralnih galaksij, v kakršnem leži tudi naše Sonce.

Dr. Roškar je tudi glavni organizator znanstvene konference, ki bo od 21. do 24. maja potekala v Medani v Goriških Brdih. Štirideset povabljenih predavateljev bo pod skupnim naslovom Zvezde brez meja: radialno premikanje v spiralnih galaksijah govorilo o razvoju spiralnih galaksij, kakršna je tudi naša, od njihovega nastanka pred kakimi 10. milijardami let do danes.

Že dolgo vemo, da so nekatere zvezde z majhno maso tako stare, da so še iz časov nastanka galaksije. Zanimivo pa je, da so morda nastale dlje ali bližje središču galaksije, kot je danes naše Sonce. Razmislek o tem, katere zvezde so lahko med seboj v sorodu ali celo sestre, nam lahko bolje pojasni, kje je nastalo naše Sonce – in Zemlja z njim. Tako bo ta konferenca v Medani tudi predpriprava na velike opazovalne projekte, ki se ravnokar začenjajo v Čilu in v Avstraliji, ter na misijo Gaia Evropske vesoljske agencije, ki jo bodo izstrelili naslednje leto.

Oglejte si tudi računalniško simulacijo nastanka galaksij iz oddaje BBC Stargazing Live 2012. Video smo podnaslovili.

—–

INTERVJU: Dr. Rok Roškar

Vaše raziskave kažejo, da je zgodovina naše galaksije, ki je nastala kmalu po nastanku vesolja, precej burna. Naše Sonce naj bi nastalo štirikrat bližje središču galaksije, celo v pasu Rimske ceste, ki je videti urejena in nespremenljiva, se veliko dogaja. Kaj vas napeljuje k takšnemu sklepu?

Ja, res je, da smo v začetku nastajanja naše galaksije šli skozi eno zelo burno obdobje, da je prihajalo pogosto do trkov galaksij in tako naprej. Ampak v zadnjih desetih milijardah let pa predvidevamo, da teh trkov ni bilo več, zato ker se disk galaksije zelo lahko razbije. Če bi prišlo do takih trkov, diska enostavno ne bi bilo več. Ker pa disk obstaja, predvidevamo, da se v zadnjih desetih milijardah let ni dogajalo kaj tako zelo dramatičnega in iz tega je veliko let obstajala teza, da se z zvezdami v našem disku pravzaprav ne dogaja prav veliko. Ampak ideja, da je samo Sonce pa lahko prišlo od nekod drugod kot s te lokacije, kjer je danes, pa se je pojavila nekako v sredini devetdesetih. V bistvu je prišlo do te ideje zato, ker Sonce vsebuje več kovin, torej v astronomskem žargonu so kovine elementi, težji od vodika. Torej vsebuje več kovin v svoji atmosferi kot večina drugih zvezd v naši bližini, kar pomeni, da nekako ne sodi v to skupino zvezd, ki ga obdajajo. Tako da so že v devetdesetih letih predvidevali, da pa je morda Sonce prišlo od nekod drugod. To, kar nas napeljuje k temu sklepu, so naše simulacije, ki so pokazale na primer, da če naredimo v računalniku simulacijo diska, podobnega naši Rimski cesti, je konec koncev na lokaciji našega Sonca nekako več kot polovica zvezd prišla od nekod drugod. In zdaj to tudi pripelje do razno raznih lastnosti, ki jih lahko predvidimo na simulaciji in ki pomagajo razložiti v bistvu nekatere lastnosti naše galaksije. Tako da imamo nekako teoretično in zdaj tudi opazovalno podlago za predvidevanje, da je mogoče Sonce od nekod drugod. Težko pa rečemo, da je to res, za to pa bomo morali še malo počakati.

Zvezde so bližje središča galaksije posejane bolj na gosto. Tako je večja tudi možnost za bližnja srečanja dveh zvezd. Je torej rojstvo Sonca v gostejših notranjih delih galaksije mogoče povezati s kakšnimi lastnostmi Osončja, kot ga poznamo danes?

Vprašanje, ali je mogoče, da je migracija Sonca morda vplivala na razvoj našega Osončja ali morda celo na Zemljo samo, če je do nje prišlo, je seveda zelo zanimivo. Ne samo, da prihaja do pogostih bližnjih srečanj zvezd, ampak so veliko bolj pogoste tudi močne eksplozije supernove. Obstaja na primer nekaj drugih virov sevanja in tako naprej. Tako da bi lahko mogoče lahko celo povezali migracijo našega Sonca z razvojem Zemljine atmosfere ali kaj podobnega. V ta namen sva s kolegom pred nekaj leti izdelala simulacije nastanka Ortovega oblaka, ki je oblak delcev na zunanjem robu Osončja in je v bistvu rezervoar kometov, ki jih vidimo tudi na Zemlji, in izpeljala sva neke simulacije v kontekstu migracije našega Sonca v disku galaksije. Pokazala sva, da lahko migracija zvezd vpliva na strukturo Ortovega oblaka in da bi ta vpliv nekako lahko tudi izmerili. Za zdaj te meritve še niso možne in bo zanje treba še kar nekaj časa, ampak jaz upam, da bomo nekega dne lahko recimo prišli do končnega odgovora na to vprašanje.

Poleg naše Galaksije obstajajo v vesolju številne druge prav takšne oziroma podobne spiralne galaksije. Po vsej verjetnosti imajo tudi one dokaj živahno zgodovino nastajanja in mešanja zvezd, pomeni, da imajo rezultati, dobljeni za našo galaksijo, širšo veljavo?

Ja, prav gotovo. Prizadevamo si, da bi bile naše teoretične raziskave tudi bolj relevantne v nekem globalnem kontekstu ne samo za našo Rimsko cesto, ampak da bi lahko tako dognali nekaj o razvoju spiralnih galaksij nasploh. Zdaj pri tem sodelujejo tudi opazovalci, ki uporabljajo večinoma podatke s Hubblovega teleskopa in obstajajo neki prvi rezultati, ki kažejo na to, da verjetno prihaja do migracije zvezd tudi v drugih galaksijah. Seveda pa je v drugih galaksijah veliko težje priti do teh meritev. Vse to še poteka in raziskave se nadaljujejo. Nimamo še točnih odgovorov na to.

Ob koncu maja organizirate v Medani v Goriških Brdih znanstveno konferenco, na kateri bodo vrhunski strokovnjaki z vsega sveta govorili o podobnih temah, kot sva jih načela v tem pogovoru. Lahko na kratko razložite, kaj je namen konference in zakaj ste se jo odločili organizirati v Medani?

Ja seveda, del znanstvenih raziskav so tudi konference, na katerih se lahko izmenjujejo mnenja in izkušnje in tako naprej. Tema migracije zvezd je bila v zadnjih desetih letih neke vrste eksotika. Z njo se je ukvarjala le peščica raziskovalcev, v zadnjih treh štirih letih pa se je število tistih, ki jih to zanima, zelo povečalo, prav zato, ker se zdi, da migracija zvezd lahko zelo vpliva na meritve, ki jih bodo izvajali v naslednjih desetih letih na velikih novih misijah in z novimi teleskopi. Zato se je lani porodila ideja, da je v bistvu zdaj pravi čas, da se ta skupina znanstvenikov, ki jih migracija zanima, zbere na enem mestu. Imamo cel teden časa, da se pogovarimo samo o tej temi in da združimo različne načine tako teoretičnih raziskav kot tudi, da se malo pogovorimo o tem, kako bi lahko šli naprej. Da bi v Rimski cesti na primer izmerili, ali je prišlo do migracije ali ne.

Zakaj pa v Medani?

Meni so Goriška Brda zelo pri srcu, grem zelo rad tja in ko smo se pogovarjali o tem, da bi organizirali konferenco, sem jaz predlagal lokacijo v Brdih in so se seveda vsi strinjali, ker je tam prekrasno, hrana je odlična in tako naprej, prav fino.

Je tudi pogled v nebo drugačen in lepši?

Ja, tega pa ne vem, mi bomo verjetno bolj znotraj, vendar okolje vedno vpliva na uspešen potek konference.