O galaktyce NGC 2403, dwóch filtrach, osiemnastu godzinach światła i pewnych trudnościach komunikacyjnych

Lato powoli zmierza ku finałowi, należałoby więc pomyśleć o przyszłym roku.

REKLAMA

Można oczywiście pojechać w góry, nad morze albo znaleźć jakiś apartament w miejscu, w którym właściciel zapewnia, że z balkonu widać Tatry, pod warunkiem że wychyli się człowiek dostatecznie daleko i sąsiad akurat nie zaparkował busa. Można jednak pomyśleć ambitniej. Na przykład o NGC 2403, znanej również jako Caldwell 7.

To galaktyka spiralna znajdująca się w gwiazdozbiorze Żyrafy, około 11–12 milionów lat świetlnych od Ziemi. Ma mniej więcej 80 tysięcy lat świetlnych średnicy, jest więc mniejsza od Drogi Mlecznej, ale zdecydowanie nie jest żadnym kosmicznym drobiazgiem.

W dodatku wygląda całkiem zachęcająco. Problemem może być tylko dojazd.

Najpierw trzeba jakoś dostać się do pracy. Załóżmy, że mieszkamy na przedmieściach Drogi Mlecznej, a ktoś właśnie zaproponował nam atrakcyjną posadę w NGC 2403. Warunki dobre. Pensja przyzwoita. Home office niestety wykluczony. Do pracy mamy na ósmą, więc dobrze byłoby zamknąć podróż w godzinie. Potrzebowalibyśmy pojazdu poruszającego się mniej więcej sto miliardów razy szybciej od światła.

Światło biegnie około 300 tysięcy kilometrów na sekundę. Nasz środek komunikacji musiałby osiągnąć prędkość rzędu 30 biliardów kilometrów na sekundę. Przy takich kosztach podróży radziłbym postawić na koleje japońskie. Są szybkie i punktualne. Pozostaje tylko rozpędzić Shinkansen do stu miliardów prędkości światła i przekonać Einsteina, żeby wyjątkowo nie robił problemów.

Może więc tylko na urlop?

Skoro codzienne dojazdy odpadają, można byłoby przynajmniej wyskoczyć tam z rodziną na wakacje. Przy dziesiątkach miliardów gwiazd warto byłoby poszukać spokojnego układu planetarnego wokół gwiazdy mniej więcej w wieku naszego Słońca.

Oczywiście nie wiemy dziś, czy w NGC 2403 istnieje planeta nadająca się na rodzinne wakacje. Z odległości kilkunastu milionów lat świetlnych nie potrafimy wykrywać odpowiedników Ziemi przy pojedynczych gwiazdach tej galaktyki. Ale wolno nam przeprowadzić eksperyment myślowy.

Najpierw należałoby sprawdzić atmosferę. Potem grawitację. Temperaturę. Lokalną kuchnię. I oczywiście ceny wakacyjnych mieszkań. Bo może się okazać, że jedenaście milionów lat świetlnych dalej jest taniej niż u naszych górali. Dobrze byłoby również upewnić się, co gospodarz rozumie przez zapisane w ogłoszeniu „fantastyczny widok na Drogę Mleczną”. Bo widok rzeczywiście mógłby być fantastyczny – zobaczyć tak własny dom z zewnątrz

Gdybyśmy stanęli na takiej hipotetycznej planecie w NGC 2403 i skierowali teleskop w stronę naszego domu, zobaczylibyśmy Drogę Mleczną jako galaktykę. Nie pas światła przecinający niebo. Całą galaktykę z zewnątrz. Ramiona spiralne, dysk, centralne zgrubienie, obłoki gazu. Byłoby to zapewne jedno z najbardziej niezwykłych doświadczeń, jakie można sobie wyobrazić: zobaczyć własny kosmiczny dom takim, jakim my oglądamy dzisiaj inne galaktyki.

Tyle że byłby pewien problem. Nie zobaczylibyśmy dzisiejszej Drogi Mlecznej. Zobaczylibyśmy ją sprzed około 11–12 milionów lat. Nie byłoby naszej cywilizacji. Nie byłoby miast. Nie byłoby teleskopu stojącego w Marienthal. Światło niosące wiadomość o naszym dzisiejszym świecie jeszcze przez miliony lat nie dotarłoby do NGC 2403.

I nagle wakacyjny żart prowadzi do jednej z najbardziej niezwykłych właściwości Wszechświata:patrząc daleko, zawsze patrzymy w przeszłość.

Galaktyka, która nie potrafi usiedzieć spokojnie

NGC 2403 nie jest szczególnie uporządkowaną damą. Jej ramiona nie układają się w geometrycznie idealną spiralę. Są rozgałęzione, poszarpane, pełne zagęszczeń, ciemnych włókien i świecących obłoków. I właśnie dlatego jest tak interesująca. Te różowawe i czerwone punkty rozsiane po ramionach to ogromne regiony H II — obszary zjonizowanego wodoru. W ich wnętrzu powstają młode, gorące gwiazdy. Promieniowanie ultrafioletowe tych gwiazd jonizuje otaczający je wodór, a gaz zaczyna świecić.

Niektóre z takich kompleksów mogą w ciągu kilku milionów lat dać początek tysiącom gwiazd. Kilka milionów lat brzmi dla człowieka jak niewyobrażalnie długi czas. Dla galaktyki jest niemal chwilą. Patrzymy więc nie na dekoracyjne czerwone plamki. Patrzymy na porodówki gwiazd.

A tam, gdzie jest ciemno, wcale nie jest pusto . Pomiędzy jasnymi obszarami ciągną się ciemniejsze pasma i mgielne struktury. Można odnieść wrażenie, że czegoś tam brakuje. Jest odwrotnie. Jest tam materia. Chłodniejszy gaz i pył pochłaniają światło znajdujących się za nimi gwiazd, tworząc charakterystyczne ciemne włókna.

Pył kosmiczny ma zresztą fatalną nazwę. Na Ziemi pył ścieramy z fortepianu. W galaktyce jest jednym z podstawowych materiałów budowlanych. Zawiera pierwiastki powstałe we wcześniejszych generacjach gwiazd. Z takich obłoków tworzą się następne gwiazdy, a wokół nich mogą powstawać planety. Tak działa galaktyczny recykling.

Gwiazda się rodzi. Żyje. Oddaje materię. Czasem umiera gwałtownie. A galaktyka zbiera to, co po niej zostało, i rozpoczyna pracę od początku.

Modelowy obraz i przekrój przez Galaktykę NGC 2403 Z oznaczeniem regionów mgławicowych i supernowych.

Kiedy jedna gwiazda świeci jak dwieście milionów Słońc

NGC 2403 pokazała nam ten proces bardzo efektownie w roku 2004. Pojawiła się tam SN 2004dj — supernowa typu II, czyli końcowy akt życia masywnej gwiazdy. W chwili wybuchu świeciła z mocą około 200 milionów Słońc. Gwiazda, która eksplodowała, mogła mieć około piętnastu mas Słońca i zaledwie około czternastu milionów lat. Nasze Słońce ma około 4,6 miliarda lat i spokojnie pracuje dalej.

Tamta gwiazda przeżyła życie gwiazdowego rockmana: ogromna, niezwykle jasna, rozrzutna energetycznie — i po kilkunastu milionach lat efektowny finał. Wybuch wyrzucił w przestrzeń cięższe pierwiastki. Z takiej materii mogą kiedyś powstać następne gwiazdy. Planety. Skały. Być może oceany.

A jeśli komuś dopisze wyjątkowe szczęście — nawet właściciel wakacyjnego apartamentu.

Dama, która pożera swoich adoratorów

NGC 2403 wygląda niewinnie. Błękitne ramiona, różowe obszary narodzin gwiazd, delikatne pasma pyłu. Można powiedzieć: galaktyczna dama w pełnej gali. Lepiej jednak nie podchodzić zbyt blisko. W jej sąsiedztwie znajduje się niewielka galaktyka karłowata DDO 44. I wszystko wskazuje na to, że spotkanie z większą sąsiadką nie wyszło jej na zdrowie.

Grawitacja NGC 2403 zaczęła rozciągać małą galaktykę. Wokół DDO 44 odkryto ogromne strumienie gwiazd ciągnące się na dziesiątki tysięcy lat świetlnych — materię wyrwaną z jej pierwotnej struktury. Badania wskazują, że około jednej czwartej do jednej trzeciej jej dawnego światła gwiazdowego może już znajdować się w takich pływowych pozostałościach.

Ta dama najwyraźniej nie ma litości, kiedy weźmie kogoś na cel. Najpierw przyciąga. Potem zbliża. A następnie zaczyna rozbierać adoratora na gwiazdy. W dodatku NGC 2403 sama nosi ślady tego spotkania. Obserwacje radiowe neutralnego wodoru ujawniły gaz znajdujący się poza jej zasadniczym dyskiem oraz niezwykle długi filament H I. Jedna z interesujących hipotez łączy te zaburzenia właśnie z dawnym przejściem DDO 44 w pobliżu większej galaktyki, prawdopodobnie około jednego–dwóch miliardów lat temu.

To mogło być spotkanie nieporównanie subtelniejsze od spektakularnego związku M81 i M82, ale zasada pozostaje znajoma. Grawitacja nie zna sentymentów. Galaktyki, które na naszych fotografiach wyglądają jak spokojne świetliste wyspy, potrafią kraść sobie gaz, rozciągać ramiona, rozrywać mniejszych sąsiadów i włączać ich materię do własnej historii. NGC 2403 przypomina więc trochę syrenę.

Z daleka zachwyca urodą i zaprasza, żeby podpłynąć bliżej. DDO 44 najwyraźniej posłuchała. Ale wszystko ma swoją cenę. Niczego za darmo nie ma. I teraz wraca do domu w kawałkach.

Caldwell 7 – obraz rozwinięty o ramiona pyłowe, i wyrzut partii materiału po spotkaniun z mniejszą galaktyką DD 044

Jak sfotografować jedenaście milionów lat

Moje zdjęcie NGC 2403 powstało znacznie bliżej. W Rheingau, w Marienthal, na wysokości około 211 metrów nad poziomem morza. Użyłem refraktora APM 152/900, korektora skracającego układ do około f/4,5 oraz kamery ES26MB. Pierwszy materiał składał się z: 260 ekspozycji po 180 sekund.Trzynaście godzin zbierania światła. Tyle że wydarzyło się coś zabawnego.

Byłem przekonany, że fotografuję przez filtr L-Pro, przeznaczony dla galaktyk i obiektów pyłowych. Nie fotografowałem.

Filtr, który zniknął z pudełka

Pomyłkę odkryłem później. Szukałem filtra L-eNhance, do wybiórczej fotografii zjonizowanych mgławic wodorowych, w kasecie. Nie było go. Za to L-Pro spokojnie znajdował się tam, gdzie najwyraźniej przebywał przez cały czas. Okazało się, że trzynaście godzin fotografowałem NGC 2403 właśnie przez znacznie mocniejszy L-eNhance. W pierwszej chwili można pomyśleć:

trzynaście godzin zmarnowane.

Tyle że fotografia miała na ten temat inne zdanie. L-eNhance silnie wybiera określone zakresy widma, znakomicie nadając się do obiektów emisyjnych. A NGC 2403 jest pełna regionów H II. Przypadkowo założyłem więc galaktyce okulary, przez które szczególnie dobrze było widać miejsca narodzin gwiazd.

Czerwone obszary zaczęły wychodzić z ramion jak światła miast na nocnej mapie. Pomyłka pokazała coś, czego wcale nie zamierzałem w ten sposób szukać. Ale galaktyka to nie tylko porodówki. Problem polegał na tym, że L-eNhance pokazał bardzo dobrze tylko część historii. Słabiej widoczne były dalsze partie dysku, subtelne struktury gwiazdowe i przede wszystkim pyłowe, mgielne rozwinięcia zewnętrznych ramion. Potrzebne było drugie spojrzenie.

Wykonałem więc około: 100 kolejnych ekspozycji po 180 sekund przez filtr neodymowy. Następne pięć godzin. Ten materiał pozwolił wydobyć znacznie więcej szerokopasmowego światła galaktyki — zewnętrzne partie ramion, delikatniejsze struktury pyłowe i rozproszone światło populacji gwiazdowej.

Potem oba obrazy połączyłem. W sumie powstało około 18 godzin integracji. Ale ważniejsza od liczby godzin okazała się różnica między nimi. Pierwszy obraz mówił:

tu rodzą się gwiazdy.

Drugi dodawał:

a oto galaktyka, w której się rodzą.

Dopiero razem zaczęły przypominać opowieść.

Ramiona, które wcale nie kręcą się jak wiatrak

Jest jeszcze jedna pułapka dla ziemskiej wyobraźni. Kiedy patrzymy na galaktykę spiralną, wydaje się, że widzimy ogromny wir, którego ramiona obracają się jak łopatki wiatraka. To zbyt proste.,Gwiazdy krążą wokół centrum. Gaz krąży. Pył również uczestniczy w tym ruchu.

Ale widoczna struktura spiralna jest związana z organizacją materii i obszarami zwiększonej gęstości, przez które przemieszczają się gwiazdy i gaz. Można wyobrazić ją sobie bardziej jak korek na autostradzie. Korek przesuwa się drogą, ale samochody znajdujące się w nim nie są ciągle tymi samymi samochodami. W galaktyce rolę samochodów pełnią oczywiście gwiazdy, a kierowcy mają nieco więcej cierpliwości.

I jeszcze dwie gwiazdy przed galaktyką… Na fotografii widać również jasne gwiazdy należące do naszej Drogi Mlecznej. Dwie szczególnie rzucają się w oczy poniżej galaktyki. Wyglądają niemal jak para. I tu pojawia się następna sztuczka kosmicznej perspektywy. Na zdjęciu wszystko znajduje się na jednej płaszczyźnie. Jedna gwiazda może znajdować się kilkaset lat świetlnych od nas, druga znacznie dalej, a za nimi widzimy galaktykę odległą o jedenaście milionów lat świetlnych. Oko mówi:

są obok siebie.

Astronomia odpowiada:

spokojnie, najpierw zmierzmy odległości.

Fotografia zabiera Wszechświatowi trzeci wymiar. Astrometria próbuje go odzyskać. I właśnie dlatego chcę jeszcze sprawdzić, kim naprawdę są te dwie gwiazdy.

Caldwell 7 – obraz modelowy i przekrojowy przez galaktykę na podstawie zdjęcia wraz z opisem powstania obiektu

Najstarsza przesyłka w Marienthal

Najbardziej niezwykła pozostaje jednak rzecz, której na fotografii właściwie nie widać. Czas. Fotony zarejestrowane przez kamerę opuściły NGC 2403 około jedenastu–dwunastu milionów lat temu. Nie było wtedy człowieka. Nie było naszych miast. Nie było cywilizacji. Nie było aparatu fotograficznego, teleskopu ani Affinity Photo. Światło po prostu leciało.

Milion lat. Pięć milionów. Dziesięć.

Przez przestrzeń międzygalaktyczną, w której nie miało pojęcia, że gdzieś daleko z materii powstanie istota, która pewnego wieczoru ustawi teleskop w Rheingau. A potem część tych fotonów wpadła do 152-milimetrowej optyki. Kamera je policzyła. Komputer złożył. Człowiek spojrzał.

NGC 2403 oczywiście nie czekała przez ten czas na wykonanie portretu. Tam rodziły się następne gwiazdy. Inne umierały. Gaz przepływał przez ramiona. Wybuchały supernowe. Powstawały nowe obłoki pyłu. Być może powstawały planety. Dzisiejsza NGC 2403 wygląda już trochę inaczej. Tyle że nie możemy jej zobaczyć. Jej dzisiejsze światło dopiero do nas leci. Dotrze za jedenaście–dwanaście milionów lat.

I chyba właśnie dlatego lubię fotografować takie obiekty. Nie po to, żeby wygrać konkurs. Nie po to, żeby udowodnić możliwości teleskopu. Interesuje mnie raczej chwila, w której obraz zaczyna zadawać pytania:


Co jest tym czerwonym punktem?

Co kryje się w ciemnym paśmie?

Czy te dwie gwiazdy rzeczywiście znajdują się obok siebie?

Ile czasu leciało do mnie światło?

Co wydarzyło się tam od chwili, którą właśnie oglądam?

Wtedy fotografia przestaje być fotografią. Staje się sposobem poznawania. A czasem poznawanie zaczyna się zupełnie przypadkowo — od filtra pozostawionego w niewłaściwym miejscu.

Lato

tymczasem rzeczywiście zmierza ku finałowi. Niedawno było nawet zaćmienie Słońca. Warto więc pomyśleć o przyszłym roku. NGC 2403 wydaje się interesująca. Widoki znakomite. Okolica pełna młodych gwiazd. Na miejscu prawdopodobnie żadnego problemu z zanieczyszczeniem światłem. Przed rezerwacją sprawdziłbym tylko ceny apartamentów. Jeżeli okażą się niższe niż u naszych górali, pozostanie już wyłącznie kwestia transportu.

Tu nadal stawiam na Japończyków. A gdyby Shinkansen jednak nie zdążył, pozostaje rozwiązanie sprawdzone. Możemy zostać w Marienthal i poczekać na światło. Ono jedzie wolniej. Ale za to od jedenastu milionów lat ani razu się nie spóźniło.

Zaćmienie o zachodzie słońca, 12 sierpnia 2026

 

Tomasz Trzciński

Epilog

Jerzy Waldorff: – Bogusławie, byłeś już kiedyś z wykładem w NGC 2403?

Bogusław Schaeffer: – Tak. Wczoraj.

Jerzy Waldorff: – To dobrze, że zdążyłeś na dzisiejszy koncert. Przesiadka nie była konieczna?

Bogusław Schaeffer: – Była… Tylko niemieckie ICE utknęło w jakiejś dziurze przed Małą Niedźwiedzicą i ogłosili, że z powodu remontu torów nie złapiemy połączenia na Ziemię.

Jerzy Waldorff: – A nie mogłeś pojechać Shinkansenem?

Bogusław Schaeffer: –Z Salzburga nie kursuje, a do Tokio za daleko…

Jerzy Waldorff: – To jak wróciłeś?

Bogusław Schaeffer: –Szczęściem Mozart wracał swoim Maserati z występów w Galaktyce Trójkąta. Jak mnie zobaczył, zaraz wziął ze sobą.

Jerzy Waldorff: – Muzyk muzyka zrozumie. Kolej — nigdy…

Bogusław Schaeffer: –Jurek, masz stówę?

Jerzy Waldorff: – A na co ci stówa?

Bogusław Schaeffer: –Muszę Wolfgangowi oddać za podwózkę. Wrzucił takie obroty, że za szybą wszystko się zaginało.

Jerzy Waldorff: – Bogusławie, przy stu miliardach prędkości światła to raczej nie były obroty.

Bogusław Schaeffer: –Więc co?

Jerzy Waldorff: – Mozart… Zagiął horyzont zdarzeń!

Bogusław Schaeffer: – I co teraz?

Jerzy Waldorff: – Mandat.

Bogusław Schaeffer: – Wszystko ma swoją cenę. Galaktyka, Mozart, mandat…