Prof. Bożena Czerny: badania czarnych dziur mogą przydać się na Ziemi

Prof. Bożena Czerny z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN została laureatką przyznawanej przez Europejskie Towarzystwo Astronomiczne Nagrody im. Lodewijka Woltjera. Uznano jej wkład w badania okolic czarnych dziur, jąder galaktyk i modeli kosmologicznych. Astronom jest byłą członkinią Rady Narodowego Centrum Nauki, byłą prezes Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, współtworzyła grupę badaczy jąder aktywnych galaktyk. W swojej pracy zajmuje się kwazarami, dyskami akrecyjnymi wokół czarnych dziur, jądrami galaktyk, ciemna energią i ekspansją wszechświata.

PAP: Dyski akrecyjne, galaktyki aktywne, kwazary - to brzmi bardzo tajemniczo.

Prof. Bożena Czerny: Moje badania dotyczą zjawisk, które dzieją się tuż przy horyzoncie czarnej dziury. Z punktu widzenia astronomicznego czarne dziury znajdują się w różnych obiektach na niebie. Oczywiście czarnej dziury jako takiej nie powinno być widać, ale często wpływają do niej duże ilości materii. Zanim materia ta wpadnie do czarnej dziury, bardzo jasno świeci. Szczególnie wyglądają tak aktywne jądra galaktyk. W takim centrum galaktyki znajduje się czarna dziura np. o masie miliona albo nawet kilku miliardów mas słońca. Jeśli napływa do niej materia, emitowane przez nią promieniowanie można obserwować nawet przez teleskopy działające w zakresie optycznym.

PAP: Skąd zainteresowanie tymi zagadnieniami?

BC: Pojawiły się one u mnie już w czasie studiów. Studiowałam fizykę, a nie astronomię. Byłam przy tym zafascynowana ogólną teorią względności. Wysłuchałam wtedy serii wykładów prof. Bohdana Paczyńskiego. Skontaktowałam się z nim i powiedział, że jeśli kogoś interesuje ogólna teoria względności, to astrofizyka jest najlepszym miejscem, gdzie można tę wiedzę zastosować. Od tamtej pory właściwie już całe życie zajmowałam się astrofizyką i wspomnianymi procesami w różnych aspektach.

PAP: Czy te tematy były popularne, kiedy zaczynała Pani karierę? A teraz?

BC: Już wtedy były popularne i są nadal, tylko trochę zmienił się nacisk na różne rzeczy. Kiedy zaczynałam badania, nie było jasne, czym są aktywne jądra galaktyk. Teraz odpowiedź na to pytanie jest jasna i jednoznaczna - tam znajdują się bardzo masywne czarne dziury. Wpływa do nich duża ilość materii, dzięki czemu widzimy promieniowanie. Przy tym jest ono zmienne, więc niesie bardzo bogate informacje. Obecnie więc nacisk kładzie się bardziej na zrozumienie tych obiektów jako takich, ich modelowanie i wykorzystanie ich w badaniach wszechświata. Gdy znamy te obiekty i wiemy, gdzie się znajdują, możemy użyć ich na przykład jako próbników w obserwacjach rozszerzania się wszechświata.

PAP: Co takie badania przynoszą przeciętnemu człowiekowi, czy naszej cywilizacji? Niektórzy ludzie mówią "po co zajmować się takimi rzeczami, kiedy dzieci w Afryce głodują"? Co by im Pani odpowiedziała?

BC: Po pierwsze działa aspekt kulturowy: chcemy wiedzieć, gdzie się znajdujemy w tym kosmosie, dokąd zmierzamy, jak wszechświat powstał i co z wszechświatem będzie się działo. Ale mogą się też ujawnić zastosowania praktyczne takich badań, co często dzieje się w niespodziewanym momencie. Powiedziałabym, że czasami trzeba myśleć perspektywicznie. Nigdy nie wiadomo, kiedy zainteresowania czysto poznawcze znajdą zastosowania. Wiele tysięcy lat temu ludzie z zaciekawieniem spoglądali w niebo, a potem okazało się, że zdobyta w ten sposób wiedza przydaje się w rolnictwie. Kalendarz opracowali astronomowie, a przydaje się on w planowaniu zasiewów i zbiorów. Inny przykład to badania Słońca. Kiedyś też mogły wydawać się abstrakcyjne. Tymczasem silne strumienie cząstek ze Słońca mogą mieć wpływ na telekomunikację i wiele innych systemów. Podobnie było też np. z asteroidami, przed którymi astronomowie mogą już ostrzegać.

PAP: Jakie praktyczne zastosowania mogą mieć badania czarnych dziur? Temat wydaje się abstrakcyjny.

BC: Jeśli chodzi o moją dziedzinę, to ponieważ badane obiekty są bardzo daleko, na pierwszy rzut oka nie widać bezpośrednich zastosowań. Jednak w tych obiektach działają bardzo silne pola magnetyczne, a to ma związek z tym, co może interesować nas na Ziemi. Mianowicie, gdybyśmy dobrze rozumieli, jak zachowuje się zmienne pole magnetyczne, jak można nim sterować, już dawno mielibyśmy elektrownie termojądrowe. Nadal ich nie ma, a mówiło się o nich już w czasach mojego dzieciństwa. Rzecz w tym, że trudno jest sterować plazmą w silnym polu magnetycznym. Tymczasem gdy obserwujemy kwazary, widzimy strumienie takiej materii wylatującej z okolic czarnej dziury i jest ona zadziwiająco stabilna. Jeśli zrozumiemy, dlaczego tak się dzieje, być może da się to wykorzystać na Ziemi.

PAP: Czy wiele kobiet zajmuje się tymi tematami?

BC: Kiedy zaczynałam karierę, nie było to wśród kobiet popularne zajęcie. Gdy studiowałam fizykę teoretyczną na Uniwersytecie Warszawskim, byłam sama na roku. W tej chwili, jeśli chodzi o astronomię, zajmuje się nią coraz więcej kobiet. Dzisiaj w Międzynarodowej Unii Astronomicznej 25 proc. pracowników naukowych stanowią kobiety.

PAP: Można się zastanawiać, czy do dużo czy mało, na pewno mniejszość. Kobiety nie są zainteresowane, czy mają trudniej?

BC: Myślę, że w tym momencie już nie mają trudniej. W tym wypadku to raczej kwestia wyboru, który zależy m.in. od zainteresowań i temperamentu.

PAP: A jak pod względem tych badań wypada Polska na tle innych krajów?

BC: Radzimy sobie bardzo dobrze. Polska astronomia jest widoczna w Europie, czego przykładem jest moja nagroda - pracuję na miejscu, w kraju.

PAP: Nie jest trudno o fundusze? Astrofizykowi zapewne trudniej np. o współpracę z biznesem. Informatycy czy inżynierowie mogą mieć tutaj dużo łatwiej.

BC: Rzeczywiście, jest trochę trudniej, ale polski sektor kosmiczny powoli zaczyna się rozwijać. Jednak tego typu obserwacje, podobnie jak budowa obserwatoriów, to zwykle międzynarodowy wysiłek, w którym uczestniczy nie tylko Europa. Każdy kraj wkłada to, co może, a potem wszyscy korzystamy ze zgromadzonych danych.

PAP: Jakie ma więc Pani plany na najbliższą przyszłość?

BC: W tej chwili uczestniczę w zaawansowanym już projekcie dotyczącym ocen tempa ekspansji wszechświata przy pomocy obserwacji kwazarów i jestem jednym z kierowników rozpoczętego niedawno sześcioletniego projektu, któremu przewodzi mu prof. Pietrzyński. Będziemy próbowali odpowiedzieć na pytanie, czy opis rozszerzającego się wszechświata wymaga opracowania nowej fizyki, czy wystarczy posługiwanie się wprowadzoną przez Einsteina stałą kosmologiczną.

PAP: Jak Pani ocenia rozwój astronomii w ostatnich powiedzmy dwóch dekadach?

BC: Widać przede wszystkim dwa obszary. Jeden z nich to badanie planet poza naszym Układem Słonecznym. To niezwykle ciekawa i szybko rozwijająca się dziedzina. Drugi obszar to badania przyspieszającej ekspansji wszechświata, która jednak wydaje się nie być opisywalna wspomnianą stałą kosmologiczną. Te dwie dziedziny są wyjątkowo żywo badane.

PAP: A czego można się spodziewać w najbliższych latach? Właśnie w kosmos poleciał Teleskop Jamesa Webba...

BC: Teleskop Jamesa Webba pozwoli m.in. określić właśnie, czy potrzebujemy nowej fizyki do opisu rozszerzania się wszechświata, ale przede wszystkim pomoże nam dowiedzieć się, jak ewolucja kosmosu przebiegała wcześniej. Do tej pory mieliśmy bardzo słaby wgląd w, nazwijmy to, ciemne wieki wszechświata, gdy powstawały pierwsze gwiazdy i galaktyki, gdy rozbłyskiwały pierwsze kwazary. Ten teleskop pozwoli nam zajrzeć do tego etapu. Będzie miał też duże znaczenie dla badań formowania się planet.

PAP: Czeka nas więc wiele atrakcji.

BC: Niewątpliwie to bardzo ciekawy czas dla astrofizyki.