Nauki ścisłe [2025-09-15]

Kosmiczne obserwacje pod kierunkiem UMK

— Żaneta Kopczyńska

W Obserwatorium Astronomicznym w Piwnicach podpisano umowę o powołaniu Polskiego Konsorcjum projektu SKA Observatory (SKAO), którego koordynatorem został Uniwersytet Mikołaja Kopernika. To duży krok na drodze do udziału naszego kraju w międzynarodowym przedsięwzięciu, które ma odpowiedzieć na fundamentalne pytania dotyczące kosmologii i astrofizyki związane z genezą powstania oraz poszukiwaniem życia we Wszechświecie.

Umowę o powołaniu Polskiego Konsorcjum projektu SKA Observatory (SKAO) podpisano w poniedziałek 15 września w Obserwatorium Astronomicznym UMK w Piwnicach. Był to ważny punkt odbywającego się tam posiedzenia Uniwersyteckiej Komisji Nauki KRUP, na której obecni byli prorektorzy uniwersytetów zajmujący się nauką i badaniami. Wśród gości znaleźli się również dr hab. Agnieszka Słowikowska, prof. UMK, dyrektor Joint Institute for VLBI ERIC, oraz Thijs Geurts, dyrektor ds. stosunków międzynarodowych SKAO.

SKA Observatory to największa w tej chwili sieć radioteleskopów na świecie, do której Polska zgłasza swój akces. Właśnie podpisaliśmy umowę o powołaniu Polskiego Konsorcjum tego projektu – w jego skład wchodzi sześć uniwersytetów oraz dwa instytuty badawcze – mówi dr hab. Adam Kola, prof. UMK, prorektor ds. nauki. – Mamy nadzieję, że to ustawi naszą pozycję jako kraju świetnego w astronomii na najbliższe pół wieku

Światowe obserwatorium Wszechświata

SKA Observatory (Square Kilometre Array) jest międzynarodową inicjatywą budowy największego na świecie obserwatorium radioastronomicznego – docelowo o łącznej powierzchni zbierającej fale radiowe bliskiej jednemu kilometrowi kwadratowemu. Jeżeli uda się to w pełni zrealizować, będzie to infrastruktura przeszło 14 razy większa od największego obecnie istniejącego chińskiego radioteleskopu FAST (ang. Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) o średnicy 500 metrów.

To naprawdę wyjątkowy projekt. Radioteleskopy, które budujemy w Australii i RPA, są unikatowe – większe niż wszystkie do tej pory znane. To również wyjątkowa współpraca 15 bardzo różnych krajów – mówi Thijs Geurts, dyrektor ds. stosunków międzynarodowych SKAO. – Ilość danych, które te teleskopy otrzymają z kosmosu, a które następnie będą przesyłane, zarządzane i analizowane, jest również bezprecedensowa. Skala projektu jest naprawdę olbrzymia. 

Aparatura SKAO będzie rozmieszczona na trzech kontynentach. W regionie Murchison w Zachodniej Australii powstaje SKA Low – system anten szerokopasmowych o niskiej częstotliwości (50 do 350 MHz). W Karoo w Republice Południowej Afryki budowany jest SKA Mid – system anten parabolicznych, które będą zbierać sygnały radiowe o średniej częstotliwości (350 MHz do 14 GHz). Obie lokalizacje zostały wytypowane ze względu na niski poziom zakłóceń radiowych, co jest kluczowe dla precyzyjnych obserwacji. Na siedzibę główną SKAO wybrano Jodrell Bank Observatory w Wielkiej Brytanii.

Ulokowanie anten SKAO na południowej półkuli jest również podyktowane względami astronomicznymi. Taka lokalizacja umożliwia lepszy wgląd w naszą macierzystą Galaktykę, a zwłaszcza w jej centrum, które jest szczególnie interesujące ze względu na supermasywną czarną dziurę, która się tam znajduje – tłumaczy dr hab. Krzysztof Katarzyński, prof. UMK, dyrektor Instytutu Astronomii.

Prof. Katarzyński wyjaśnia, jak wielkie znaczenie ma projekt SKAO. Jego celem jest znalezienie odpowiedzi na fundamentalne pytania dotyczące kosmologii i astrofizyki związane z genezą powstania Wszechświata, pochodzeniem ciemnej materii, ciemnej energii i źródłami fal grawitacyjnych. Zajmie się również poszukiwaniem życia we Wszechświecie, badaniami magnetyzmu kosmicznego oraz monitorowaniem tzw. pogody kosmicznej. Planowana jest także realizacja innych projektów badawczych – trwają nad nimi prace koncepcyjne w ramach grup roboczych, w których już teraz uczestniczą polscy naukowcy.

Polski akcent obserwacji

Ustanowienie Polskiego Konsorcjum projektu SKA Observatory to pierwszy krok na drodze do przystąpienia naszego kraju do tego ogromnego międzynarodowego przedsięwzięcia, w którym uczestniczą już: Australia, Kanada, Chiny, Niemcy, Indie, Włochy, Portugalia, RPA, Hiszpania, Szwajcaria, Holandia, Wielka Brytania i Szwecja, a wkrótce dołączą też Francja i Korea Południowa. Początkowo nasze krajowe konsorcjum będzie tworzyło osiem instytucji: Uniwersytet Warszawski, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie, Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN, Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Uniwersytet Szczeciński, Uniwersytet Zielonogórski oraz – w roli koordynatora projektu – Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.

Lista nie jest jednak zamknięta – do konsorcjum może dołączyć każda instytucja, która będzie chciała wesprzeć działania w kierunku przystąpienia Polski do SKAO.

Co do SKA Observatory mogą wnieść nasze rodzime instytucje?

Polska posiada bogate tradycje radioastronomiczne sięgające lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku. To oznacza, że astronomowie z Polski rozpoczęli systematyczne obserwacje Wszechświata na falach radiowych mniej więcej w tym samym czasie co reszta Europy i świata. Pierwszy polski radioteleskop zbudowany został w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, gdzie powstało potem jeszcze kilka instrumentów tego typu i gdzie aktualnie prowadzi się intensywne badania radioastronomiczne. W Obserwatorium UMK postało również kilka radioteleskopów, aktualnie dysponuje ono 32-metrowym radioteleskopem, który stanowi istotny element europejskiej sieci interferometrycznej (European VLBI Network, EVN).

Jest to średniej wielkości instrument, jedyny tej klasy w Europie Środkowo-Wschodniej. W przyszłości EVN będzie mogła prowadzić wspólne projekty badawcze z SKAO. W ten sposób polska infrastruktura będzie mogła być zaangażowana w projekty naukowe SKAO – tłumaczy prof. Katarzyński.

Podobnie ma być w przypadku stacji systemu LOFAR (Low Frequency Array), w którym Polska – po Holandii i Niemczech – posiada największą ich liczbę. Zlokalizowane są one w Borówcu koło Poznania (Centrum Badań Kosmicznych PAN), Łazach koło Krakowa (Uniwersytet Jagielloński w Krakowie) oraz w Bałdach koło Olsztyna (Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie).

– Badania w ramach LOFAR będą mogły być prowadzone wspólnie ze SKAO, np. ciągłe monitorowanie zmienności obiektów LOFAR i SKA-Low – dodaje prof. Katarzyński.

Wielkie nadzieje i wielkie szanse

Nie ma wątpliwości, że SKAO jest przedsięwzięciem unikatowym w skali światowej. W tej chwili nie ma radioastronomicznych infrastruktur badawczych, które można by porównać do tego, czym ma stać się SKAO za kilka lat.

– Skalę, złożoność oraz koszty tego przedsięwzięcia można porównać do budowy Wielkiego Zderzacza Hadronów (ang. Large Hadron Collider, LHC), czyli największego akceleratora cząstek elementarnych, jaki został stworzony przez ludzkość. LHC dał odpowiedzi na szereg kluczowych pytań związanych z budową mikroświata, potwierdził istnienie bozonu Higgsa itd. – tłumaczy prof. Katarzyński. – SKAO powstaje, aby zbadać, czym jest nasz Wszechświat, jak powstał, skąd się wziął i jaki może być jego koniec. SKAO ze swoim ogromnym potencjałem badawczym przez dziesięciolecia będzie jedyną tego typu infrastrukturą. A kolejna powstanie prawdopodobnie już poza Ziemią, na niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca lub w przestrzeni kosmicznej, aby uniknąć w ten sposób stale rosnących zakłóceń radiowych.

Sygnatariusze umowy
Dokument w sprawie powołania Polskiego Konsorcjum projektu SKA Observatory (SKAO) podpisali, od lewej:
prof. dr hab. Rafał Moderski, dyrektor Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika Polskiej Akademii Nauk,
prof. dr hab. Wojciech Macyk, prorektor ds. nauki Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie,
prof. dr hab. Andrzej Tretyn, rektor Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu,
prof. dr hab. Zygmunt Lalak, prorektor ds. badań Uniwersytetu Warszawskiego,
prof. dr hab. inż. Justyna Patalas-Maliszewska, prorektor ds. nauki i współpracy z zagranicą Uniwersytetu Zielonogórskiego,
prof. dr hab. Jakub Sawicki, prorektor ds. nauki i współpracy międzynarodowej Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.