Exact sciences

Obrazy radiowe młodego Wszechświata

— Redakcja
share on twitter share on facebook share on linkedin send by email print
Obraz radiowych galaktyk z głębokiego obrazu LOFAR Elais-N1, nałożony na optyczny obraz nieba
fot. Cyril Tasse and the LOFAR surveys team

Międzynarodowy zespół astronomów, w którego składzie znajdują się także naukowcy z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, 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 centrum 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 tworzą. 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.

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.
Fot. Philip Best, Jose Sabater, and the LOFAR surveys team

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. Powtarzane co pewien czas obserwacje fragmentu nieba pozwoliły na badanie źródeł o zmiennej jasności. Umożliwiło to m.in. 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.

Dr hab. Magdalena Kunert-Bajraszewska, prof. UMK – jest pracownikiem naukowym Instytutu Astronomii na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej oraz członkiem konsorcjum LOFAR (obserwacje radiowe na niskich częstotliwościach) i ATHENA-PL (satelitarne obserwacje rentgenowskie nieba). Prof. Kunert-Bajraszewska jest stypendystką Marie Curie Training Site Fellowship oraz Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego (Stypendium dla Wybitnych Młodych Naukowców). Jest również laureatką nagród Rektora UMK za działalność naukową oraz grantów MNiSW oraz NCN a obecnie kieruje grantem NCN SONATA BIS na założenie własnej grupy badawczej. W swojej pracy naukowej prof. Kunert-Bajraszewska zajmuje się badaniem galaktyk aktywnych, kwazarów oraz radiogalaktyk, ze szczególnym uwzględnieniem wczesnych etapów ich rozwoju. Badania tych obiektów prowadzone są w szerokim zakresie widma elektromagnetycznego oraz w bardzo różnej skali rozdzielczej, m.in. z wykorzystaniem metod interferometrii wielkobazowej VLBI. Prof. Kunert-Bajraszewska jest współautorem ponad 40 publikacji naukowych w międzynarodowych, prestiżowych czasopismach astronomicznych. Od 2019 roku jest członkiem Rady Naukowej Uniwersyteckiego Centrum Doskonałości "Astrofizyka i Astrochemia".

 

Mgr Aleksandra Wołowska – jest doktorantką Instytutu Astronomii na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK. Obecnie kończy swoją pracę doktorską, pisaną pod kierunkiem prof. Magdaleny Kunert-Bajraszewskiej, zatytułowaną "Multi-frequency and multi-epoch study of new transient radio AGNs". Praca ta dotyczy tzw. przejściowych zjawisk radiowych (ang. radio transients), które związane są prawdopodobnie z nowym wyrzutem relatywistycznej plazmy, czyli powstaniem młodego dżetu w pobliżu czarnej dziury. Pierwsze publikacje tych odkryć właśnie się ukazały w międzynarodowym czasopiśmie "Astrophysical Journal" (https://www.ca.umk.pl/?id=20911). 

share on twitter share on facebook share on linkedin send by email print
related websites:

Related articles

UMK w astronomicznej sieci

Trzy starsze siostry Słońca z planetami

Article contains a clip

Szybki błysk radiowy z naszej Galaktyki

Sukces astronomów: siedem nowych kosmicznych maserów

Article contains a clip

On Nicolaus Copernicus University web pages „cookies” are used. On use of cookies read in Privacy policy.
Cookies settings
On Nicolaus Copernicus Pages "cookies" are used in accord with our Privacy policy. We use "cookies" to improve functionality of our web page. Collected data are anonymized and are used to statistic and analytic purposes, for better adjusting content to user preferences and increase of quality. To approach this goal we use Google Analytics, CUX i Facebook Pixel to. Below we give you the ability of turning on/off this tools.
  on/off
Google Analitics

We use analytic tool Google Analytics, which give us information about user visits on our service (visited pages, navigation path, time of visit)

CUX

We use analytic tool CUX to regisiter visits on NCU News.

Facebook Pixel

We use marketing tool Facebook Pixel, to collect information about user visits and viewed pages.

>