Portal informacyjny
Nauki ścisłe
Lider astronomicznej sieci
Dyrektor Instytutu Astronomii dr hab. Krzysztof Katarzyński, prof. UMK został wybrany na przewodniczącego Rady Dyrektorów Konsorcjum Europejskiej Sieci VLBI (EVN). Gremium koordynuje współpracę większości europejskich obserwatoriów radioastronomicznych oraz podobnych instytucji z trzech ośrodków w Azji i Afryce.
VLBI (Very Long Baseline Interferometry, interferometria wielkobazowa) to technika prowadzenia wspólnych obserwacji przez kilka radioteleskopów równocześnie w celu zwiększenia tzw. kątowej zdolności rozdzielczej w obrazach badanych źródeł (pozwala znacznie poprawić "ostrość" otrzymywanych obrazów). Uzyskanie obrazów o lepszej jakości, czy też – jak to określają astronomowie – lepszych map emisji radiowej, zależy głównie od odległości pomiędzy antenami. Im ta odległość jest większa, tym lepiej. Z tego względu w sieci VLBI łączy się często instrumenty znajdujące się w znacznych odległościach od siebie, nawet na różnych kontynentach. W skład Europejskiej Sieci VLBI wchodzą instrumenty z Finlandii, Francji, Hiszpanii, Holandii, Łotwy, Niemiec, Polski, Szwecji, Wielkiej Brytanii i Włoch oraz podobnych instytucji z Chin, Korei Południowej oraz Republiki Południowej Afryki.
U podstaw VLBI leży tzw. synteza apertury, czyli odpowiednia analiza matematyczna interferencji sygnałów zbieranych przez poszczególne radioteleskopy, która pozwala stworzyć wirtualny radioteleskop o rozmiarach Ziemi. Radioastronomowie, łącząc swoje siły i instrumenty, uzyskują potężne narzędzie badawcze pozwalające "zaglądać" w najdalsze zakątki Wszechświata z precyzją niedostępną dla badań prowadzonych na innych długościach fali elektromagnetycznej.
Toruń na światowej mapie astronomicznej
Ojcem metody syntezy apertury był wybitny uczony brytyjski Sir Martin Ryle, który za wspieranie polskiej oraz w szczególności toruńskiej radioastronomii uzyskał 7 września 1973 roku tytuł doktora honoris causa Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Rok później Królewska Szwedzka Akademia Nauk doceniła jego przełomowe dla nauki osiągnięcia, przyznając mu Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Badania profesora Ryle'a były inspiracją dla pokoleń toruńskich astronomów, przyczyniły się do rozwoju astronomii na UMK oraz uzyskania wysokiej pozycji toruńskiego ośrodka wśród podobnych instytucji na świecie.
Toruńscy badacze są zaangażowani w badania VLBI w ramach europejskiej sieci radioteleskopów od lat 80. ubiegłego wieku. Początkowo używano małego 15-metrowego radioteleskopu RT3 (trzeci radioteleskop w Obserwatorium), a od 1996 roku badania prowadzone są przy pomocy nowoczesnego radioteleskopu o średnicy 32 metrów.
fot. Andrzej Romański
RT4 jest jedynym radioteleskopem tej klasy i wielkości w Europie Środkowo-Wschodniej, stanowi wizytówkę polskiej nauki jako światowej klasy instrument zaprojektowany i zbudowany przez polskich naukowców i inżynierów. Stanowi on ważny element sieci EVN, co pozwala polskim naukowcom prowadzić badania na najwyższym światowym poziomie
Nasz radioteleskop obchodził w ubiegłym roku trzydziestą rocznicę swej pracy, co może sprawiać wrażenie, że jest już leciwy i przestarzały - mówi prof. Krzysztof Katarzński. – Nie jest to jednak prawdą, bo radioteleskop ten podlega ciągłym usprawnieniom i unowocześnieniom, tak aby zachować kompatybilność z innymi podobnymi instrumentami z całego świata, często bardzo nowoczesnymi konstrukcjami. Specyfika pracy w interferometrycznych sieciach radioteleskopów wymaga od każdego elementu sieci, czyli od każdej anteny, dostarczania sygnałów najwyższej jakości. Inaczej nie da się "połączyć" sygnałów z różnych instrumentów, czyli jak mówią radioastronomowie nie da się ich skorelować.
Sygnały rejestrowane przez wszystkie radioteleskopy sieci EVN zbierane są i łączone w instytucie JIV-ERIC w Holandii (ang. Joint Institute for VLBI ERIC). Jest to serce i najważniejszy element całej tej sieciowej infrastruktury radioteleskopów: JIV-ERIC łączy wszystkie dostępne informacje i tworzy z nich całościowy obraz badanego obiektu, który dopiero wtedy staje się użyteczny z naukowego punktu widzenia.
Wybór obecnego dyrektora Instytutu Astronomii UMK na przewodniczącego Rady Dyrektorów Konsorcjum EVN to kolejny dowód zaufania i uznania międzynarodowych partnerów wobec toruńskiej astronomii. Przypomnijmy, że od stycznia 2023 roku dyrektorem JIV-ERIC jest dr hab. Agnieszka Słowikowska, prof. UMK, która wcześniej pełniła funkcję zastępcy dyrektora Instytutu Astronomii UMK ds. infrastruktury badawczej, a w latach 2009-2011 funkcję przewodniczącego Rady Dyrektorów Konsorcjum EVN pełnił prof. dr hab. Andrzej Kus, ówczesny dyrektor Centrum Astronomii UMK.
Przyszłość badań toruńskich radioastronomów
Astronomowie w swoich pracach szukają również nowych rozwiązań, które wpłyną na rozwój nauki. Jedną z nich jest projekt SKA Observatory (ang. Square Kilometre Array), czyli obserwatorium, które docelowo ma dysponować infrastrukturą radioteleskopów o łącznej powierzchni zbierającej fale radiowe bliską 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.
Jednak nie tylko rozmiar, ale również nowoczesne, mikrofalowe technologie zbierania sygnałów radiowych oraz systemy rejestracji i przechowywania ogromnych ilości danych będą świadczyły o niezwykłym potencjale badawczym tej infrastruktury. Koszt dostarczenia i uruchomienia pierwszych teleskopów SKAO wynosi prawie 2,4 miliarda euro, a w projekt ten jest już obecnie zaangażowanych 15 krajów.
Z pewnością taka inicjatywa będzie przełomem w badaniach Wszechświata, ponieważ SKAO jest przedsięwzięciem unikatowym w skali światowej. W tej chwili nie ma radioastronomicznych infrastruktur badawczych, które można by porównać do tego, czym ma się stać SKAO za kilka lat. Co więcej, obserwatorium będzie wyjątkowe nie tylko jeśli chodzi o infrastruktury astronomiczne, ale w ogóle wśród wszystkich urządzeń badawczych.
Skalę, złożoność oraz koszty tego przedsięwzięcia można porównać do budowy Wielkiego Zderzacza Hadronów (ang. Large Hadron Collider), czyli największego akceleratora cząstek elementarnych jaki został zbudowany przez ludzkość - mówi prof. Krzysztof Katarzyński. – LHC dał odpowiedzi na szereg kluczowych pytań związanych z budową mikroświata, potwierdził m.in. istnienie bozonu Higgsa. Z drugiej strony SKAO powstaje, aby zbadać, czym jest nasz Wszechświat, jak powstał i skąd się wziął. Są to pytania kluczowe z punktu widzenia i zrozumienia naszego miejsca na Ziemi i we Wszechświecie. Z tego względu polscy naukowcy, posiadający wielowiekowe tradycje w odkrywaniu tajemnic kosmosu oraz siedemdziesięcioletnie doświadczenie w budowaniu i użytkowaniu radioteleskopów, powinni uczestniczyć w tym przełomowym dla naszej cywilizacji przedsięwzięciu.
Dyrektor Instytutu Astronomii prof. Krzysztof Katarzyński aktualnie koordynuje prace związane z powstaniem Polskiego Konsorcjum Projektu SKA Observatory, którego koordynatorem ma zostać Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu. Przygotowany został również wniosek o wpisanie projektu SKA Observatory na Polską Mapę Infrastruktur Badawczych, co jest pierwszym krokiem w drodze do przystąpienia Polski do projektu SKAO.
