Trzeba uściślić – czyste, błękitne niebo stanowi laboratorium badawcze niezbędne do pracy teleskopów optycznych. Radioteleskopy prowadzą pomiary także wtedy, kiedy jest zachmurzone. I jedne, i drugie wycelowane są w kierunku gwiazd. Bo ludzie od niepamiętnych czasów wznosili głowy, próbując z gwiezdnych konstelacji wyczytać przyszłość. Jakby przeczuwali, że to także ich przeszłość, bo właśnie stamtąd pochodzą pierwiastki chemiczne, z których składa się ciało każdego z nas. – Ich źródłem są powstałe po Wielkim Wybuchu gwiazdy, które przez miliardy lat ewolucji rodziły się i umierały – opowiada oprowadzający nas po obserwatorium radioastronom dr Paweł Wolak. – Pod koniec ewolucji traciły masę i wytworzone w nich chmury pierwiastków stały się zalążkiem naszego Układu Słonecznego. Warto pamiętać, że Słońce, planety i każdy znajdujący się w naszym ciele atom węgla, tlenu, azotu czy wapnia powstał kiedyś w jakiejś gwieździe.

Zasady

Mały Książę Saint-Exupéry’ego z tęsknotą wypatrywał na niebie planety B-612, wyobrażając sobie rosnącą na niej ukochaną Różę. Pracujący w Instytucie Astronomii w Piwnicach astronomowie, którzy nieraz jako pierwsi na świecie odkrywali nowe zjawisko w tzw. obiekcie (tak nazywają ciała niebieskie), też odczuwają wzruszenie. Pewnie przeżywała je prof. Anna Bartkiewicz, kiedy zobaczyła maser emitujący mikrofale wokół masywnej gwiazdy, nazywany w środowisku radioastronomów „Pierścieniem Anny”. Astronomowie dopiero niedawno odkryli masery i rozpoznają je na podstawie charakterystyki emitowanych przez nie mikrofal odbieranych przez tutejsze radioteleskopy. Z 28 odkrytych na świecie aż 12 zarejestrowali pracownicy tego ośrodka, co stawia ich na pierwszym miejscu w rankingu. Pewnie takie odczucia nie są też obce dr. Marcinowi Gawrońskiemu, badającemu zauważone przez naukowców kilkanaście lat temu tzw. szybkie błyski radiowe, będące zagadkowym fenomenem na niebie radiowym i optycznym. Okazało się, że wszechświat jest wypełniony tymi niewyjaśnionymi zjawiskami radiowymi, których czas trwania wynosi pojedyncze milisekundy. – Kiedyś astronom był ludziom potrzebny do codziennego życia, wyznaczał szerokość i długość geograficzną, pomagał w nawigacji – przypomina dr Wolak. – Dziś astronomowie wytyczają nowe drogi prowadzące do odkrywania tajemnic kosmosu. Jedno jest pewne: nasze rozpoznania układają się w spójną całość, bo wszystko we wszechświecie jest genialnie zaprogramowane. Wydaje mi się, że fizyka pozostaje nauką wolną od ludzkiej głupoty, skoro konstruktor nie może stworzyć rakiety działającej na podstawie wymyślonych przez niego reguł, ale musi podporządkować jej budowę zasadom istniejącym w kosmosie.

Lustra

Wizytę w obserwatorium rozpoczynamy od sterowni. Siadamy przy stole zastawionym szeregiem komputerów, obsługujących dwa widoczne za oknem radioteleskopy, nie tylko z daleka przypominające pojazdy kosmiczne. Mniejszy RT3, o średnicy 15 m, stoi nieopodal większego – RT4, o średnicy 32 m, będącego największym tego typu urządzeniem w Polsce. Nagle słychać ostrzegawczy głos „czuwaka” – systemu sprawdzającego czujność operatora. Sygnalizuje zatrzymanie się anteny RT4. – Dopóki antena się rusza, to znaczy, że śledzi badany obiekt – wyjaśnia dr Wolak. – Teraz przyjęła pozycję spoczynkową, bo kolejne interesujące nas obiekty wzejdą dopiero za trzy godziny – dodaje. Zaraz potem wtajemnicza nas w niuanse konstrukcyjne radioteleskopów. – Miarą wielkości każdego z nich jest średnica czaszy, czyli lustra skupiającego fale radiowe. W większym znajdują się dwa – główne o średnicy 32 m, a przed nim drugie, wypukłe, o średnicy 3,2 m. Fale radiowe odbijane są przez lustro pierwotne, a potem wtórne, i ta zbieżna wiązka zostaje skierowana do odbiorników, gdzie jest przekształcana w słaby sygnał elektryczny, który można wzmacniać i badać zawarte w nim informacje. Na jego podstawie możemy obserwować obiekty z dokładnością niemożliwą do zmierzenia przy pomocy teleskopów optycznych. To najnowocześniejsze sprzęty w tym obserwatorium. A ma ono długą historię i można w nim oglądać zabytkowe już urządzenia.

Wszystko zaczęło się tu w 1947 r., kiedy tworzeniem nowej placówki zajęli się przybyli z Uniwersytetu Stefana Batorego w Wilnie prof. Władysław Dziewulski i prof. Wilhelmina Iwanowska. Dostali do zagospodarowania rozciągający się na około 250 ha teren w małej miejscowości Piwnice, 14 km od Torunia. – Astronomowie wybrali najlepsze z nie najlepszych oferowanych im ziem – opowiada dr Wolak. – Zawsze lepiej mieć dobry widok na południowe niebo, bo na nim możemy zauważyć niskie obiekty, czyli gwiazdy ledwo górujące w południku. U nas gwiazdy na tej części nieba zanieczyszcza światłem sztucznym pobliski Toruń. Dlatego najlepszym miejscem dla obserwatoriów bywają pustynie, takie jak Atakama.

Widma

Już w roku powstania obserwatorium prof. Dziewulski zwrócił się do światowych ośrodków z prośbą o pomoc w wyposażeniu placówki. Odzew przyszedł z obserwatorium w Harvardzie w USA, które przekazało mu teleskop optyczny Henry’ego Drapera. – Według ówczesnej formuły wypożyczono go nam na 99 lat – opowiada dr Wolak. – Jego ogromne zasługi dla rozwoju astrofizyki pozwalają przyznać mu rangę instrumentów, które mogłyby pozostać po Koperniku. To także jeden z najważniejszych teleskopów na świecie, bo dzięki dokonywanym przez niego obserwacjom powstała klasyfikacja widmowa gwiazd. Stanowi ona podstawę mówienia o astrofizyce, ale w żadnym z polskich podręczników nie informują, że warto przyjechać do Piwnic, żeby zobaczyć sprzęt, który posłużył do jej powstania. Teleskop został zbudowany w 1889 r. jako „pomnik” przedwcześnie zmarłego amerykańskiego fizyka spektroskopisty ­Henry’ego Drapera. Jego żona Anna Maria nie potrafiła poradzić sobie sama z kontynuacją dzieła męża, zainteresowała więc nim prof. Edwarda C. Pickeringa. Dzięki jej wsparciu finansowemu podjął prace badawcze nad opracowaniem katalogu jasności fotograficznych i fotowizualnych gwiazd oraz ich klasyfikacji widmowej. – Bo widmo dla astronoma stanowi kopalnię wiedzy. Analiza kształtu profili jego linii przynosi informacje o temperaturze, ciśnieniu gazu, składzie chemicznym gwiazdy – podkreśla dr Wolak. Zatrudniony przez Pickeringa tzw. Harem, czyli zespół kobiet naukowców, zajął się analizą przeszło 60 tysięcy klisz fotometrycznych i widmowych zdjęć nieba wykonanych tym teleskopem. – Dotąd astronomowie nie dopuszczali do siebie myśli, że gwiazdy to kule wodorowo-gazowe – mówi nasz przewodnik. – Wtedy stwierdzono to na podstawie rozszczepionego światła stanowiącego widmo zawierające charakterystyczne ciemne linie. Na podstawie tych badań opracowano używany do dziś katalog Drapera, w którym zarejestrowano ponad ćwierć miliona gwiazd. Nazwisko Drapera pojawia się w tak wielu astronomicznych nazwach, bo jemu jako pierwszemu udało się sfotografować widmo gwiazdy Vega w gwiazdozbiorze Lutni.

Postęp

Podczas oglądania teleskopów optycznych, umieszczonych w wydzielonej części obserwatorium, odkrywam, że dziś astronomowie już nie przykładają oka do lunety, by obserwować ciała niebieskie. Ich badania odbywają się na podstawie analizy zdjęć wykonanych techniką cyfrową. Wchodzimy do budynku, w którym znajduje się teleskop Schmidta-Cassegraina o średnicy 90 cm. Nad naszymi głowami rozsuwa się sterowana z pulpitu kopuła. – Budynek, kopuła i obudowa tego teleskopu pochodzą z lat 60., ale miarą jego wieku jest wiek powierzchni odbijającej lustra – dr Wolak wyjaśnia tajniki ich funkcjonowania. – Lustro tego teleskopu o średnicy 90 cm to szklany stabilny krążek ważący 400 kilogramów, pokryty cieniutką warstwą odbijającego światło aluminium. Nie powinno się jej niczym zabezpieczać przed kontaktem z atmosferą, bo wtedy zostałby zaburzony bieg świata odbitego. Dlatego co kilka lat pokrywamy go nową warstwą aluminium i od tego momentu liczy się wiek teleskopu.

W środku tuby znajduje się nowoczesna cyfrowa kamera, wymieniana na nowszą przy okazji każdej zmiany lustra. Za pomocą komputera astronom nastawia ją na badane obszary i natychmiast uzyskuje potrzebne zdjęcia. Na monitorze może zobaczyć np. supernową, która po wybuchu przypomina kropeczkę, a potem z dnia na dzień zanika. Więcej wysiłku wymagał ten proces badawczy przeprowadzany przy pomocy teleskopu Drapera. – Zamknięta skrzynia tuby teleskopu, tak jak tu, obracała się, by badany obiekt stale znajdował się w polu widzenia – opowiada. – Za pomocą umocowanych na jej bokach lunet celowniczych astronom sprawdzał, czy dobrze trafił w badany punkt. Dopiero po wykonaniu fotografii zajmował się wywoływaniem szklanych klisz i ich analizą.

Doktor Wolak tylko dzięki swojemu samozaparciu na terenie obserwatorium przeznaczonym dla teleskopów optycznych odkrył fundament po pierwszym umieszczonym tu cylindryczno-parabolicznym radioteleskopie RT1 o rozpiętości 26 m. Nieopodal wznosi się jeden z trzech zachowanych na świecie radioteleskopów z lat 50., którego renowacją też zajął się on, z pomocą dwójki przyjaciół pasjonatów. Odległość od teleskopu optycznego Drapera do radioteleskopu RT4 symbolicznie uzmysławia, jaki postęp dokonał się przez te lata w astronomii. W tym czasie Instytut Astronomii w Piwnicach stał się uznanym ośrodkiem badawczym w międzynarodowej sieci obserwacji kosmosu. Warto przypomnieć, że właśnie stąd wywodzi się prof. Aleksander Wolszczan, odkrywca pierwszego pozasłonecznego układu planetarnego. Tutaj mają dziś zajęcia studenci Wydziału Astronomii, Fizyki i Informatyki Stosowanej UMK w Toruniu. Może dzięki ich odkryciom niedługo można będzie powiedzieć, jak pracujący tu dr Gawroński, że 11 milionów lat świetlnych odległości dzielącej Ziemię od przypominającej naszą Drogę Mleczną pobliskiej galaktyki M81 to tylko rzut beretem. •

Czytaj więcej: W wakacyjnym cyklu reportaży POLSKIE NAJ