Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Naukowcy z UJ publikują obrazy radiowe młodego Wszechświata

Międzynarodowy zespół astronomów, w którego składzie znajdują się także naukowcy z Polski, opublikował najdokładniejszą w historii mapę Wszechświata w zakresie niskich częstotliwości radiowych, używając europejskiej sieci odbiorników LOFAR. Aby tego dokonać obserwowano wielokrotnie te same obszary nieba, by móc je następnie połączyć w jeden obraz o bardzo długiej ekspozycji. Dzięki temu na obrazie wykryto słabe poświaty radiowe od gwiazd, które eksplodowały jako supernowe w dziesiątkach tysięcy galaktyk, rozmieszczonych aż po najdalsze rejony Wszechświata. Specjalne wydanie czasopisma naukowego „Astronomy and Astrophysics” jest poświęcone czternastu pracom badawczym opisującym sposób powstania map i pierwsze wyniki naukowe.

Do tej pory radiowe obserwacje nieba w głównej mierze skupiały się na najjaśniejszej emisji, jaką możemy odebrać, czyli tej pochodzącej od masywnych czarnych dziur znajdujących się w centrach swoich galaktyk. Jednak obraz, jaki powstał na niskich częstotliwościach radiowych dzięki obserwacjom LOFAR-a, jest tak głęboki, że większość obiektów na nim widocznych to galaktyki takie jak nasza Droga Mleczna, których gwiazdy dopiero się formują. Połączenie bezprecedensowej czułości tego przeglądu i jego dużego obszaru na niebie - około 300 razy większego niż Księżyc w pełni - pozwala na wykrycie dziesiątek tysięcy galaktyk podobnych do naszej Drogi Mlecznej i położonych nawet na krańcach Wszechświata, w momencie, gdy jeszcze się tworzyły.

Co więcej, powstawanie gwiazd zwykle zachodzi w chmurach pyłu, które w zakresie fal widzialnych przesłaniają nam widok. Tymczasem fale radiowe przenikają przez pył, dzięki czemu możemy uzyskać pełny obraz tworzenia się gwiazd w galaktykach. Bardzo dokładne obserwacje wykonane za pomocą instrumentu LOFAR, umożliwiły precyzyjne wyznaczenie związku między jasnością galaktyk w zakresie fal radiowych, a tempem formowania się nowych gwiazd, a także pomogły w dokładniejszych ocenach liczby nowych gwiazd tworzących się w młodym Wszechświecie.

Ponadto, unikalny zbiór danych pochodzących z przeglądu LOFAR umożliwił przeprowadzenie szeregu innych badań naukowych, takich jak badanie emisji radiowej pochodzącej z masywnych czarnych dziur w kwazarach, czy też ze zderzeń olbrzymich gromad galaktyk. Analiza zebranych danych przyniosła również pewne zaskakujące rezultaty. Na przykład, powtarzane co pewien czas obserwacje fragmentu nieba, pozwoliły na badanie źródeł o zmiennej jasności. Pozwoliło to m.in. na wykrycie czerwonego karła – gwiazdy CR Draconis. Gwiazda ta wykazuje wybuchy emisji radiowej, które bardzo przypominają te pochodzące z Jowisza i mogą być wywołane interakcją gwiazdy z nieznaną wcześniej planetą lub być wynikiem bardzo szybkiej rotacji gwiazdy.

Obrazy radiowe nieba uzyskuje się w wyniku przetworzenia ogromnej ilości danych. Aby stworzyć obrazy z LOFAR-a, połączono sygnały pochodzące z ponad 70 000 anten wchodzących w skład tego instrumentu, co dało ponad 4 petabajty surowych danych, czyli około miliona płyt DVD. Przetworzenie tej olbrzymiej ilości informacji i interpretacja uzyskanych obrazów możliwa była dzięki zastosowaniu najnowszych osiągnięć matematycznych z zakresu analizy danych.

Omawianymi badaniami kierował prof. Philip Best z Uniwersytetu w Edynburgu w Wielkiej Brytanii, a wzięli w nich udział również polscy astronomowie: prof. Krzysztof Chyży, dr Arti Goyal, dr hab. Marek Jamrozy, dr Błażej Nikiel-Wroczyński z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie; dr hab. Magdalena Kunert-Bajraszewska, mgr Aleksandra Wołowska z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu; dr hab. Katarzyna Małek z Narodowego Centrum Badań Jądrowych.

LOFAR

Międzynarodowy Teleskop LOFAR (LOw Frequency ARray) to transeuropejska sieć anten radiowych, której centrum znajduje się w Exloo w Holandii. LOFAR został zaprojektowany, zbudowany i jest aktualnie obsługiwany przez ASTRON, Holenderski Instytut Radioastronomii. Francja, Irlandia, Łotwa, Holandia, Niemcy, Polska, Szwecja, Włochy i Zjednoczone Królestwo są krajami partnerskimi w konsorcjum Międzynarodowego Teleskopu LOFAR. Polskimi stacjami LOFAR-a kieruje grupa POLFARO, w skład której wchodzą właściciele 3 stacji: Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie – stacja Bałdy, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie – stacja Łazy, Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie – stacja Borówiec; oraz Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe w Poznaniu. Utrzymanie polskich stacji LOFAR-a finansowane jest przez Ministerstwo Edukacji i Nauki.



Załączone zdjęcie przedstawia najgłębszy obraz LOFAR-a, jaki kiedykolwiek wykonano, w rejonie nieba zwanym "Elais-N1". Jest to jeden z trzech obszarów badanych w ramach głębokich obserwacji radiowych nieba. Obraz uzyskano obserwując wielokrotnie ten sam fragment nieba przez łącznie 164 godziny. Wykryto na nim ponad 80 000 źródeł radiowych: wśród nich są obiekty o spektakularnie wyglądającej emisji wywołanej masywnymi czarnymi dziurami, ale większość źródeł to odległe galaktyki, podobne do naszej Drogi Mlecznej i wciąż tworzące swoje gwiazdy.

Dodatkowe informacje i materiały wizualne

Wideo pokazujące obserwacje LOFAR-a rejonu nieba znanego jako “Lockman Hole” https://www.youtube.com/watch?v=nGKEGVBXMxk.

Dodatkowe informacje o przeglądach LOFAR-a można znaleźć na stronie www.lofar-surveys.org.

Szereg obrazów i filmów o LOFARze można znaleźć na stronie www.lofar-surveys.org/gallery_preview.html.

Wszystkie artykuły wchodzące w skład specjalnego wydania „Astronomy and Astrophysics” znajdują się tutaj: https://www.aanda.org/component/toc/?task=topic&id=1285.