Najjaśniejsza gwiazda

19 kwietnia 2007 r. w Princeton w stanie New Jersey, w USA, zmarł Bohdan Paczyński. Opublikował około 300 oryginalnych prac naukowych. Wniósł trwały wkład do wielu dziedzin współczesnej astronomii i astrofizyki. Był laureatem najważniejszych wyróżnień naukowych: polskiego Medalu Mariana Smoluchowskiego (2000), niemieckiego Medalu Karla Schwarzschilda (1981), brytyjskich: Medalu Eddingtona (1987) i Złotego Medalu Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego (1999), amerykańskich: Nagrody Heinemana (1992), Medalu Drapera (1997), Nagrody Bruno Rossi (2000), Medalu Bruce’a (2002). W 2006 roku Amerykańskie Towarzystwo Astronomiczne przyznało mu swoje najwyższe wyróżnienie: Henry Norris Russell Lectureship - nagrodę uznawaną za astronomicznego Nobla.

Urodził się 8 lutego 1940 r. w Wilnie. Jak opowiadał, w latach 60. i 70. ubiegłego wieku miewał problemy z otrzymaniem na czas wizy amerykańskiej, ponieważ w formularzach jako miejsce urodzenia wpisywał: "Wilno, Polska", zamiast wymaganego przez Amerykanów: "Wilno, ZSRR".

Luneta i buraki

Po raz pierwszy zobaczyłem go na wiosnę 1977 r. Byłem na trzecim roku fizyki na Uniwersytecie Warszawskim. Do sali wykładowej SDT (Sali Dużej Teoretycznej) w Instytucie Fizyki Teoretycznej wbiegł młody profesor, przypominający wyglądem Eugene’a Kranza, kierownika lotów kosmicznych w NASA, pamiętanego z filmu "Apollo 13". Krótko ostrzyżony, wysoki, energiczny, w białej koszuli z podwiniętymi rękawami, w okularach o grubych szkłach w charakterystycznej, tradycyjnej oprawce. Semestralny wykład wstępu do astrofizyki rozpoczął od godzinnego pokazu slajdów. Zdjęcie każdego z obiektów było pretekstem do fascynującej opowieści o cudach, które astronomowie obserwują na niebie. Pietyzm w stosunku do przedmiotu wykładu, energia, sposób prezentacji, kolorowe slajdy, a przede wszystkim entuzjazm wykładowcy odbiegały od standardów panujących na uczelniach w czasach "późnego Gierka".

Na egzamin umówiliśmy się w jego pracowni w Obserwatorium Astronomicznym w Alejach Ujazdowskich. Mieściła się w małym pokoju pod charakterystyczną kopułką, który dzielił z kilkoma kolegami. Przed wejściem stała luneta, ale wycelowana nie w niebo, lecz gdzieś w pola buraków na warszawskich Siekierkach. Profesor wyjaśnił nam, że stłoczeni w ciasnych pokojach astronomowie z niecierpliwością obserwują budowę gmachu Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika. To Centrum również było jednym z dzieł Bohdana Paczyńskiego.

Kiedy w latach 70., z okazji obchodów pięćsetnej rocznicy urodzin Kopernika zapadła decyzja o budowie dużego teleskopu w okolicach Grójca, Paczyńskiemu wraz z kolegami udało się powstrzymać realizację tej niefortunnej decyzji (w tym czasie już było wiadomo, że nowoczesna astronomia wymaga lokalizacji dużych teleskopów w specjalnych miejscach, z dala od cywilizacji). Zamiast tego wraz z Józefem Smakiem zaproponowali utworzenie ośrodka teoretycznej astrofizyki, który służyłby całemu polskiemu środowisku astronomicznemu, a także międzynarodowym spotkaniom, szczególnie pomiędzy uczonymi ze Wschodu i Zachodu (pamiętajmy, że były to lata 70.). Przy pomocy amerykańskich funduszy, wykorzystując sprzyjającą koniunkturę okresu détente, Paczyński i Smak zrealizowali w końcu marzenie o takim ośrodku, choć wtedy, w czerwcu 1977 r., spoglądając przez lunetę, Profesor rzekł: "Niestety, znowu na budowie niewiele się dzieje!".

"Polski pączek"

Życiorys naukowy Bohdana Paczyńskiego jest imponujący. Magistrem astronomii został w wieku 22 lat, ale już trzy lata wcześniej był asystentem na Uniwersytecie Warszawskim. Doktorat uzyskał mając 24 lata, a habilitację - 27 lat. W wieku 29 lat był jednym z najmłodszych polskich profesorów. Podobnie było z członkostwem w Polskiej Akademii Nauk, które osiągnął w wieku 37 lat.

Jego nauczycielami w Warszawie byli Stefan Piotrowski i Włodzimierz Zonn. Pierwszego wspominał jako surowy, wymagający autorytet naukowy, a drugiego jako wspaniałego popularyzatora, "duszę towarzystwa", postać niezwykle barwną i ważną dla integracji środowiska w tamtych czasach. Podkreślał znaczenie, jakie dla warszawskiego ośrodka miało połączenie talentów obu tych ludzi.

Wielka międzynarodowa kariera Paczyńskiego rozpoczęła się zaraz po studiach. W 1962 r. wyjechał na rok do Lick Observatory w Santa Cruz, w Kalifornii, gdzie kontynuował swoje badania nad rozkładem obłoków pyłowych w Galaktyce. W 1968 r. otrzymał prestiżowe stanowisko Visiting Fellow w Joint Institute for Laboratory Astrophysics na University of Colorado w Boulder. W tym czasie powstawały jego kody numeryczne do badania ewolucji gwiazd, zarówno pojedynczych, jak (nieco później) podwójnych. Problem źródeł energii gwiazd został rozwiązany przez fizyków w latach 30. i 40. ubiegłego wieku. Ale problem ewolucji gwiazd, tego, jak się zmieniają w miarę wypalania zasobów paliwa jądrowego, rozwiązano dopiero w latach 60., m.in. dzięki Paczyńskiemu. Publikowane przez niego wtedy prace są cytowane do dziś.

Lata 70. ubiegłego wieku to okres rozkwitu warszawskiego ośrodka astronomicznego. Paczyński był w nim gwiazdą najjaśniejszą. Miał wielu uczniów i współpracowników. Pracowali m.in. nad teorią dysków akrecyjnych, pozwalających zrozumieć zjawiska związane z ewolucją układów podwójnych gwiazd, aktywnych jąder galaktyk, kwazarów (odkrytych zaledwie dziesięć lat wcześniej, w połowie lat 60.!).

Akrecja to zjawisko spadku materii na zwarte ciało niebieskie. Zachodzi np. wtedy, gdy wokół zwartego obiektu (białego karła, gwiazdy neutronowej czy czarnej dziury) krąży obiekt "rozdmuchany", np. gwiazda w ewolucyjnej fazie "olbrzyma" (Słońce będzie takie za około 5 miliardów lat). Przepływ materii z jednego składnika na drugi powoduje wyświecanie wielkich ilości energii w postaci promieniowania elektromagnetycznego (głównie jako promieni rentgena, gamma, ultrafioletowych) i wyrzucanie ogromnych strug materii. Opadająca na zwarty obiekt materia (gaz) tworzy obracający się dysk. Akrecja materii na wirującą czarną dziurę jest najbardziej wydajnym ze znanych sposobów generowania energii we Wszechświecie - kilkadziesiąt razy wydajniejszym od reakcji termojądrowych. Ponieważ w tamtych czasach rozwijała się astronomia rentgenowska, a radioastronomowie obserwowali te gigantyczne, wyrzucane z jąder galaktyk, kwazarów i układów podwójnych gwiazd, niemal z prędkością światła, strugi materii, prace Paczyńskiego i jego współpracowników wzbudzały wielkie zainteresowanie na świecie. Do dziś w literaturze jeden z modeli grubych dysków akrecyjnych, wyglądem przypominających amerykański pączek (taki z dziurką w środku), jest nazywany "Polish doughnut" - "polski pączek".

"Teleskop osobisty"

Były to też czasy szybkiego rozwoju komputerów i metod numerycznych na świecie i w Polsce. Paczyński, zawsze sceptyczny w stosunku do meganauki operującej gigantycznymi budżetami, wielkimi zespołami ludzi i projektami rozciągniętymi na wiele, wiele lat, był entuzjastą tego, co małe, szybkie, dostępne, a jednocześnie ważne. Pamiętam, jak w ostatniej chwili wbiegał na seminarium, usprawiedliwiając spóźnienie koniecznością wstukania do programowalnego kalkulatora kodu do rozwiązywania równania różniczkowego czy obliczenia jakiejś całki. Dzięki jego doświadczeniu i wiedzy powstałe w 1978 r. Centrum Astronomiczne im. Kopernika zostało wyposażone w pierwszy w tej części Europy minikomputer PDP 11/45 - zamiast w jakąś wielką maszynę. Wybór okazał się niezwykle udany i urządzenie to służyło warszawskim astronomom do końca lat 80., umożliwiając powstanie setek prac naukowych.

Jesienią 1981 r. Profesor wyjechał z rodziną na rok do jednej z najlepszych instytucji naukowych na świecie - California Institute of Technology (CalTech) w Pasadenie koło Los Angeles. Wyjeżdżał na rok, ale chyba przeczuwał, że może być niedobrze, bo zapytany, czy zabiera rodzinę, odpowiedział: "W obecnej sytuacji nie pojechałbym sam". Kilka dni po ogłoszeniu stanu wojennego usłyszeliśmy w programie polskiej sekcji BBC jego głos. Z właściwą sobie szczerością i skłonnością do nazywania rzeczy po imieniu określił stan wojenny jako "wojskowy zamach stanu". Władze PRL różnych szczebli przypominały mu o tym niemal aż do końca ancien régime’u, zwłaszcza wtedy, gdy po raz kolejny odmawiały przedłużenia ważności polskiego paszportu. Paczyński pozostał w USA, tyle że mając nadzieję na rychły powrót do Warszawy oraz na lepsze kontakty z krajem, przeniósł się na Wschodnie Wybrzeże, obejmując stanowisko profesora w Princeton University.

Pierwsze lata tego, co w końcu okazało się emigracją, były dla niego trudne. Ciężko przeżywał brak możliwości podróżowania do Polski. Ale od razu po poluzowaniu restrykcji przyjmował gości z kraju, organizował prenumeratę czasopism naukowych dla kolegów w Polsce, a od połowy lat 80., co było niezwykle cenne, wyposażał krajowe instytucje astronomiczne w komputery klasy PC.

Powstanie takich komputerów było dla indywidualisty Paczyńskiego czymś wymarzonym. Był ich wielkim znawcą, entuzjastą, ekspertem. To było idealne narzędzie dla uprawiania wielkiej nauki, bez wchodzenia w tryby meganauki. To wtedy też powiedział pół żartem, pół serio, że jego marzeniem jest PT, czyli "Personal Telescope" - teleskop osobisty. Mówił, że wtedy z radością powróciłby do obserwacji. To marzenie ziściło się szybciej, niż przypuszczał.

Błyski gamma

W połowie lat 80. Paczyński rozpoczął prace nad projektami, które przyniosły największe sukcesy w jego życiu. Trochę z przekory w stosunku do naukowego establishmentu, a trochę wiedziony genialną intuicją naukową, wysunął hipotezę o kosmologicznym pochodzeniu "błysków gamma". Chodzi o tajemnicze rozbłyski na niebie: z jakiegoś miejsca przez kilkadziesiąt sekund czy kilka minut dociera do krążących wokół Ziemi satelitów strumień promieniowania o wielkich energiach, w postaci fotonów gamma. W danym miejscu na niebie zjawisko nigdy się nie powtarza.

Pierwsze błyski zostały zauważone na początku lat 70. przez satelity z serii Vela, nadzorujące przestrzeganie układów o zakazie prób jądrowych w atmosferze. Szybko ustalono ich kosmiczne pochodzenie. Od tego czasu błyski są rejestrowane przez wszystkie zdolne do tego satelity. Dominowała opinia, że chodzi o zjawiska zachodzące niedaleko, w naszej Galaktyce - Drodze Mlecznej. Proponowano jako wyjaśnienie zderzenia gwiazd neutronowych lub czarnych dziur, wpadanie gwiazdy do czarnej dziury, bombardowanie powierzchni gwiazd neutronowych przez komety itp. Paczyński, kierując się wynikami obserwacji rozkładu tych błysków na niebie oraz rozkładu ich energii (ile jest jasnych błysków w stosunku do błysków słabych), forsował hipotezę, że błyski zachodzą w odległych galaktykach. Oznaczałoby to, że mamy do czynienia z nową klasą zjawisk, w których wydzielana jest tak wielka energia, że błyski gamma są najpotężniejszymi gwałtownymi zdarzeniami od czasu Wielkiego Wybuchu, który dał początek ewolucji Wszechświata.

W swej opinii przez długi czas był osamotniony. W 1995 r., w 75. rocznicę wielkiej debaty pomiędzy Herbertem Curtisem i Harlowem Shapleyem na temat natury "obiektów mgławicowych" (dziś wiemy, że są to galaktyki) i odległości do nich (a w konsekwencji rozmiarów Wszechświata), w tej samej, historycznej sali Muzeum Historii Naturalnej w Waszyngtonie odbyła się debata na temat natury błysków gamma i odległości do nich pomiędzy Bohdanem Paczyńskim i Donaldem Lambem. Lamb był czołowym zwolennikiem hipotezy o bliskim pochodzeniu błysków. Debatę moderował brytyjski astronom królewski Martin Rees. Choć wynik debaty relacjonowano jako remis, już wkrótce wyniki nowych obserwacji w pełni przyznały rację Paczyńskiemu. Był to jego wielki tryumf.

Astronomia terabajtowa

Druga klasa projektów, których był animatorem i współautorem, to obserwacje soczewkowania grawitacyjnego. Jest to zjawisko polegające na zakrzywianiu toru promieni świetlnych w polu grawitacyjnym. Masa (galaktyki, gwiazdy, planety) działa jak soczewka skupiająca. Podobnie jak szklana soczewka powoduje pojaśnienie obserwowanego źródła, tak soczewka grawitacyjna powoduje zwiększenie jasności obserwowanego ciała niebieskiego.

Paczyńskiego zainteresowała możliwość soczewkowania światła gwiazd przez przesuwające się przed ich tarczami małe, zwarte, niewidoczne inaczej obiekty. Powinny one powodować chwilowe zwiększenie jasności obserwowanej gwiazdy. Takie masywne, zwarte, ciemne obiekty mogłyby stanowić wyjaśnienie tajemniczej ciemnej materii stanowiącej większość masy w galaktykach. Tyle że dla pojedynczej gwiazdy, nawet jeśli takie obiekty istnieją, szansa na zajście zjawiska jest niezwykle mała.

Pod koniec lat 70. rozentuzjazmowany Paczyński opowiadał o tym zjawisku wybitnemu rosyjskiemu astrofizykowi Igorowi Nowikowowi, gdy ten odwiedził Warszawę. Nowikow próbował zgasić emocje Profesora: "Nawet nie myśl o zaobserwowaniu tego. To czysta science fiction". Paczyński powrócił jednak do tych pomysłów już po zmianie ustroju w Polsce. Zauważył, że wprawdzie dla pojedynczej gwiazdy szansa na zajście tego zjawiska jest mała, ale jeśli jednocześnie obserwować milion gwiazd (np. w centrum Galaktyki albo w pobliskich Obłokach Magellana), to powinno się widzieć kilkadziesiąt takich zdarzeń rocznie. Zapalił do pomysłu grupę astronomów z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, kierowaną przez Andrzeja Udalskiego i Marcina Kubiaka. Zespół OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) od lat obserwuje przy pomocy polskiego teleskopu w Chile zjawiska mikrosoczewkowania. Choć nie udało się w ten sposób wyjaśnić zagadki ciemnej materii, znalezione zjawiska pozwoliły na odkrycie (poza ciekawym samym w sobie soczewkowaniem) wielu planet, krążących wokół innych niż Słońce gwiazd, a także nieznanych dotąd gwiazd zmiennych.

Paczyński współpracował też z Grzegorzem Pojmańskim z Obserwatorium Astronomicznego UW i Grzegorzem Wrochną z Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku w dwóch niezależnych projektach, polegających na przeczesywaniu wielkich obszarów nieba w poszukiwaniu wszelkiej zmienności, zjawisk niepowtarzalnych, niemożliwych do zauważenia w trakcie tradycyjnych obserwacji. Wszystkie te programy są realizowane przy bardzo małych nakładach finansowych, przy użyciu małych, automatycznych kamer. Jest to realizacja marzenia Profesora o "Personal Telescope".

Projekty obserwacyjne, których Paczyński był pomysłodawcą i liderem, stanowiły też realizację nowego kierunku rozwoju astronomii - "astronomii terabajtowej". Powstają dzięki nim wielkie zbiory danych, udostępnianych poprzez internet astronomom na całym świecie. Paczyński był niezwykle hojny w dzieleniu się danymi obserwacyjnymi, napisanymi przez siebie programami komputerowymi i, co najważniejsze, pomysłami naukowymi.

Nie bał się podejmować naukowego ryzyka. Powtarzał, że tak długo, jak oprócz pracy nad "wariackimi" pomysłami pracuje się też nad bardziej tradycyjnymi rozwiązaniami, to wszystko jest OK. Ciągnęły go nowinki, ale podejmował je tylko wtedy, gdy uważał, że mogą przynieść ciekawe rozwiązania naukowe. Studentowi, który zapytał, dlaczego wciąż używa staromodnego języka programowania FORTRAN, a nie np. C++, odpowiedział: "Jak zobaczę, że napisałeś ważną pracę, której ja nie mógłbym zrobić używając FORTRAN-u, to się nauczę C++".

Był skromny, miał dystans do siebie, bywał autoironiczny. Kiedy grupa astronomów szła po wykładzie na kolację do chińskiej restauracji, pytany przez kelnera, czy życzy sobie pałeczki czy zwykłe sztućce, w odróżnieniu od większości towarzystwa zwykle prosił o sztućce. Zapytany dlaczego, odpowiadał: "Ja tu przychodzę dla przyjemności, a nie żeby udowodnić, że coś potrafię".