Astronomiczny Obiekt Miesiąca: Maj 2021

< poprzedni Archiwum następny >

LOFAR i galaktyki młodego Wszechświata

Międzynarodowy zespół astronomów, w którego składzie znaleźli się naukowcy z Obserwatorium Astronomicznego UJ, opublikował najdokładniejszą w historii mapę Wszechświata w zakresie niskich częstotliwości radiowych, stworzoną z udziałem europejskiej sieci anten LOFAR. Dzięki niej możliwe było wykrycie słabych poświat radiowych gwiazd, które eksplodowały jako supernowe w dziesiątkach tysięcy dawnych galaktyk rozmieszczonych aż po najdalsze rejony Wszechświata.

Dawniej radioteleskopy kierowano głównie na silne radioźródła naszego nieba, w tym Drogę Mleczną czy masywne czarne dziury znajdujące się w centrach dużych i pobliskich galaktyk aktywnych. Nowa mapa uzyskana z udziałem sieci LOFAR jest jednak inna – tak głęboka, że większość widocznych na niej obiektów to galaktyki podobnej do naszej, zaobserwowane jednak w chwili, gdy znajdujące się w nich gwiazdy i one same dopiero się tworzyły. Wiele z tych galaktyk z naszego punktu widzenia znajduje się na skraju poznanego Kosmosu.

Astronomowie wiedzą, że powstawanie gwiazd zachodzi zwykle w obłokach pyłu, które w zakresie widzialnym skutecznie przesłaniają nam widok na proces gwiezdnych narodzin. Jednak fale radiowe znacznie łatwiej przenikają przez pył. Dzięki temu z pomocą sieci LOFAR naukowcom udało się odtworzyć pełen obraz tworzenia się gwiazd w dawnych galaktykach. Co więcej, te dokładne dane obserwacyjne umożliwiły precyzyjne wyznaczenie związku między jasnością galaktyk w zakresie fal radiowych a tempem formowania się w nich nowych gwiazd, co z kolei pozwala na dokładniejszą niż dotąd ocenę liczby nowych gwiazd powstających w młodym Wszechświecie.

Zaobserwowano trzy fragmenty nieba obejmujące tysiące pradawnych galaktyk na niebie północnym (anteny LOFAR-a, ze względu na lokalizację w Europie, „widzą” głównie północną części sfery niebieskiej). Wybrane obszary to tak zwane kosmiczne „głębokie pola”, o nazwach Elais-N1, Boötes i Lockman Hole. Zostały one wyselekcjonowane do bardzo dokładnych badań w wielu zakresach widma elektromagnetycznego – od ultrafioletu przez światło widzialne aż po daleką podczerwień. Umożliwia to ich kompleksowe badania i tworzenie scenariuszy ewolucji widocznych w nim obiektów.

Głębokie pola obserwowano z użyciem sieci LOFAR wielokrotnie, a następnie łączono zarejestrowane dane w pojedyncze mapy o długim czasie ekspozycji. Takie obrazy radiowe uzyskuje się w wyniku przetworzenia ogromnej ilości danych. Celem utworzenia tych map połączono sygnały pochodzące z ponad 70 000 pojedynczych anten wchodzących w skład interferometru LOFAR. Złożyły się one w sumie na ponad 4 petabajty surowych danych, co odpowiada milionowi nagranych płyt DVD.

W badaniach międzynarodowego zespołu brali udział polscy astronomowie: prof. Krzysztof Chyży, dr Arti Goyal, dr hab. Marek Jamrozy i dr Błażej Nikiel-Wroczyński z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, dr hab. Magdalena Kunert-Bajraszewska i mgr Aleksandra Wołowska z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, oraz dr hab. Katarzyna Małek z Narodowego Centrum Badań Jądrowych.

Międzynarodowy Teleskop LOFAR (LOw Frequency ARray) to transeuropejska sieć anten radiowych, której centrum znajduje się w Exloo w Holandii. 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.



Oryginalna publikacja: Specjalne wydanie czasopisma naukowego „Astronomy and Astrophysics” zostało poświęcone czternastu pracom badawczym opisującym sposób powstania map i pierwsze wyniki naukowe.


Przedstawione wyniki są częścią badań prowadzonych w Zakładzie Radioastronomii i  Fizyki Kosmicznej oraz Zakładzie Astronomii Gwiazdowej i Pozagalaktycznej Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. Zostały uzyskane przy finansowym wsparciu Narodowego Centrum Nauki w ramach grantów 2018/29/B/ST9/02298, 2018/29/B/ST9/01793. Utrzymanie polskich stacji LOFAR finansowane jest przez Ministerstwo Edukacji i Nauki.



Kontakt:

Elżbieta Kuligowska Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego E.Kuligowska [at] uj.edu.pl

Krzysztof Chyży Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego K.Chyzy [at] oa.uj.edu.pl