Polscy astronomowie opracowali szczegółową radiową mapę Wszechświata

Największą i najbardziej szczegółową radiową mapę Wszechświata opracował międzynarodowy zespół naukowców. Mapa obrazuje aż 13,7 milionów galaktyk aktywnych i ujawnia położenia supermasywnych czarnych dziur. W pracach uczestniczyli astronomowie z polskich ośrodków.

Polscy astronomowie odpowiedzialni za mapę Wszechświata

.Niezwykle szczegółową radiową mapę Wszechświata (LoTSS-DR3) opracowała międzynarodowa grupa naukowców przy użyciu radioteleskopu Low Frequency Array (LOFAR). Artykuł, w którym opisano przegląd, opublikowało czasopismo Astronomy & Astrophysics (DOI: 10.1051/0004-6361/202557749)

W gronie badaczy zaangażowanych w projekt LoTSS-DR3 znaleźli się naukowcy m.in. z Holandii, Niemiec, Francji, Wielkiej Brytanii, Włoch, Szwecji, Irlandii, Łotwy czy Bułgarii oraz astronomowie z polskich ośrodków: Uniwersytetu Jagiellońskiego, Narodowego Centrum Badań Jądrowych, Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Centrum Fizyki Teoretycznej PAN oraz Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. O dokonaniu poinformowali w przesłanym komunikacie członkowie konsorcjum naukowego.

„Opublikowane dane są wynikiem ponad dziesięciu lat obserwacji, przetworzenia ogromnej ilości danych i wnikliwych analiz naukowych przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół badawczy” – wytłumaczył, cytowany w komunikacie dr Timothy Shimwell, główny autor publikacji, astronom pracujący w Netherlands Institute for Radio Astronomy (ASTRON) oraz na Uniwersytecie w Lejdzie w Holandii.

Obserwacje nieba na niskich częstotliwościach radiowych ujawniają zupełnie inny obraz Wszechświata niż ten, który jest widoczny w zakresie światła odbieranego przez nasze oczy. Obserwacje radiowe pozwalają astronomom śledzić bardzo energetyczne zjawiska, takie jak np. burzliwe procesy formowania gwiazd zachodzące w galaktykach w różnych epokach kosmologicznych. Głębokie jak jeszcze nigdy dotąd mapy radiowe Wszechświata już teraz umożliwiły astronomom przeprowadzenie setek nowych analiz, dostarczając cennych informacji na temat powstawania i ewolucji struktur kosmicznych, przyspieszania cząstek do ekstremalnych energii oraz konfiguracji kosmicznych pól magnetycznych.

„Mapy LOFAR-a pozwalają na drobiazgową analizę ośrodka międzygwiazdowego w galaktykach. Ujawniają one konfigurację i natężenie pola magnetycznego oraz obecność relatywistycznych cząstek promieniowania kosmicznego” – powiedział prof. Krzysztof Chyży z Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Zebrane dane są dokładnie analizowane pod kątem rzadkich zjawisk astrofizycznych, a zespół badawczy odkrył już kilka z nich, w tym sporadyczne i zmienne źródła radiowe, nieznane wcześniej pozostałości po supernowych, jedne z największych i najstarszych znanych radiogalaktyk oraz emisję radiową pochodzącą z oddziaływania planet pozasłonecznych z ich macierzystymi gwiazdami.

Osiągnięcie to efekt współpracy Europejskiego Konsorcjum Infrastruktury Badawczej LOFAR (European Research Infrastructure Consortium LOFAR ERIC). Unikalna konstrukcja interferometru LOFAR obejmuje 38 stacji w Holandii i 14 stacji międzynarodowych rozsianych po całej Europie, przy czym najbardziej odległe są od siebie oddalone o prawie 2000 kilometrów, tworząc jeden z największych, najbardziej czułych i precyzyjnych radioteleskopów na świecie.

„W Polsce działają trzy stacje interferometru LOFAR: w Borówcu koło Poznania, należąca do Centrum Badań Kosmicznych, w Bałdach koło Olsztyna, której właścicielem jest Uniwersytet Warmińsko-Mazurski oraz w Łazach koło Bochni, należąca do Uniwersytetu Jagiellońskiego” – wyjaśnił prof. Marek Jamrozy z Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Przetwarzanie danych obserwacyjnych wymagało opracowania nowych technik, które precyzyjnie poprawiały poważne zniekształcenia sygnałów radiowych spowodowane przez obecność górnej warstwy atmosfery zawierającej naładowane cząstki – jonosfery Ziemi. By przetworzyć 13 tys. godzin obserwacji analizę danych oparto na wydajnej automatyzacji i optymalizacji.

Niezwykle ostre i szczegółowe obrazy nieba

.„Projektowanie, udoskonalanie i optymalizacja algorytmów zajęły nam lata, ale teraz pozwalają nam one rutynowo uzyskiwać niezwykle ostre i szczegółowe obrazy nieba w zakresie fal radiowych o niskiej częstotliwości. Dane o dużej rozdzielczości czasowej pozwalają na przykład na poszukiwanie zmiennych w czasie sygnałów generowanych przez gwiazdy posiadające planety” – wskazał dr Cyril Tasse z Obserwatorium Paryskiego we Francji, kierujący zespołem odpowiedzialnym za opracowanie algorytmów.

W związku z trwającą modernizacją teleskopu LOFAR do wersji LOFAR2.0, konsorcjum planuje wykorzystać wyniki obecnego projektu (LoTSS-DR3), a także opracować algorytmy przetwarzania danych w taki sposób, aby podwoić ich prędkość pracy. Dodatkowo, najnowsze osiągnięcia w dziedzinie przetwarzania danych pozwolą na łatwiejsze tworzenie map na podstawie obserwacji radiowych o znacznie wyższej rozdzielczości, a to otworzy drzwi do jeszcze bardziej szczegółowych badań – dotychczas niedostępnych.

„LoTSS-DR3 nie jest zwieńczeniem badań, ale ważnym kamieniem milowym. Nowe instrumenty takie jak LOFAR2.0 pozwolą mapować Wszechświat na falach radiowych z jeszcze większą czułością i rozdzielczością, przenosząc obecne badania daleko w przyszłość” – podsumował dr Wendy Williams z obserwatorium Square Kilometer Array Observatory. 

Polska uczestniczy obecnie w 11 z 24 misji ESA, których celem jest eksploracja Księżyca, Słońca i planet Układu Słonecznego

.Nowoczesna era polskiego kosmosu zaczęła się jednak w 2012 roku wejściem naszego kraju do Europejskiej Agencji Kosmicznej (European Space Agency – ESA). Celem tej organizacji jest rozwijanie technologii w krajach członkowskich poprzez realizację wspólnych programów. O tym, jakie programy będą realizowane, decydują ministrowie państw członkowskich. Co trzy lata spotykają się w Paryżu i głosują portfelami: ESA będzie realizować te programy, które zebrały odpowiednie finansowanie. Reguła zwrotu geograficznego zapewnia, że większość zadeklarowanej kwoty wraca do kraju w postaci zamówień na elementy niezbędne do realizacji danego programu. Mamy więc gwarancję, że wpłacone pieniądze nie tylko odzyskamy, ale dzięki nim zdobędziemy dostęp do najnowocześniejszych europejskich technologii i rozwiniemy swoje własne.

Polska uczestniczy obecnie w 11 z 24 misji ESA, których celem jest eksploracja Księżyca, Słońca i planet Układu Słonecznego wraz z ich księżycami, a także badanie odległego Wszechświata. W bazie danych ESA zarejestrowanych jest ponad 400 firm, z czego ponad 150 otrzymało już kontrakty. Te duże liczby cieszą, ale zarazem stanowią wyzwanie, bo nasz sektor kosmiczny składa się głównie z małych i średnich przedsiębiorstw oraz instytucji naukowych. Niełatwo jest im stawić czoła wielkim czempionom obecnym na rynku kosmicznym już od kilku dekad. Integracja tego potencjału, budowanie „masy krytycznej” zdolnej do realizacji dużych, ambitnych projektów to jedno z głównych zadań Polskiej Agencji Kosmicznej.

POLSA, powołana w 2014 roku, jest stosunkowo młodą agencją, jeśli porównać ją z np. z NASA utworzoną w roku 1958. Nie jest jednak naszym celem „doganianie” znacznie bardziej doświadczonych agencji. Zamiast gonić i zawsze pozostawać w tyle, lepiej przeskoczyć do przyszłości, pomijając niektóre etapy, jak to się udało Polsce w bankowości czy technologiach informatycznych. Ten nowy etap, nazywany czasem „New Space” albo „Space 4.0”, charakteryzuje się wejściem na rynek firm prywatnych, szybszą budową tańszych satelitów, gwałtownym rozwojem rynku rozmaitych zastosowań. W tej perspektywie rozdrobnienie polskiego sektora może stać się zaletą, bo daje dużą elastyczność, umożliwia szybkie reagowanie na pojawienie się nowych technologii czy potrzeb rynkowych.

Dla młodych czy niezbyt dużych firm trudną do pokonania barierą jest przepaść między opracowaniem nowej technologii a wdrożeniem jej do konkretnych produktów czy usług rynkowych. I tu z pomocą przychodzi ESA, tworząc most nad tą „doliną śmierci”. Jest to możliwe, gdyż ESA wykorzystuje pieniądze publiczne, kierowane przez państwa członkowskie do interesujących je obszarów, ale wydaje je na zasadzie komercyjnych zamówień, gdzie firma musi wygrać przetarg i dostarczyć działający produkt. Co więcej, nie jest pozostawiona sama sobie, tylko może liczyć na wsparcie ekspertów ESA i dojrzalszych partnerów. Nie dziwi więc, że na 17 mld euro, zebranych przez ESA na lata 2022–25, 9 mld pochodzi z Francji, która postrzega współpracę z ESA jako najlepszy model rozwijania swojej gospodarki wysokich technologii.

Artykuł dostępny na łamach Wszystko co Najważniejsze: https://wszystkoconajwazniejsze.pl/prof-grzegorz-wrochna-polska-gospodarka-kosmiczna/

PAP/ LW