To projekt, który zmienia sposób patrzenia na kosmos i otwiera nowy rozdział w badaniach radiowych Wszechświata. Przez lata powstawała mapa, jakiej dotąd nie udało się stworzyć żadnemu zespołowi badawczemu na świecie. W tym międzynarodowym przedsięwzięciu swój wyraźny ślad zostawili również naukowcy z Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.
Największy i najbardziej szczegółowy radiowy przegląd nieba w historii radioastronomii
Na łamach prestiżowego europejskiego czasopisma Astronomy & Astrophysics opublikowano wyniki największego i najbardziej szczegółowego radiowego przeglądu nieba, jaki kiedykolwiek wykonano. Projekt LOFAR Two-metre Sky Survey w trzeciej odsłonie danych, znany jako LoTSS-DR3, objął obserwacje aż 13,7 miliona aktywnych galaktyk.
Radiowa mapa Wszechświata ujawniła położenia supermasywnych czarnych dziur oraz ogromną różnorodność struktur kosmicznych zasilanych przez ich aktywność. Emisja radiowa obserwowanych obiektów rozciąga się często na setki tysięcy, a nawet miliony lat świetlnych, odsłaniając procesy niewidoczne w świetle optycznym.
Międzynarodowa współpraca naukowa i kluczowa rola konsorcjum LOFAR
Za przełomowym przeglądem stoi międzynarodowy zespół naukowców z kilkunastu krajów Europy, zrzeszonych w ramach Europejskiego Konsorcjum Infrastruktury Badawczej LOFAR ERIC. W projekt zaangażowani byli badacze m.in. z Holandii, Niemiec, Francji, Wielkiej Brytanii, Włoch, Szwecji, Irlandii, Bułgarii i Polski.
LOFAR to jeden z najbardziej zaawansowanych radioteleskopów na świecie, działający jako gigantyczny interferometr. Składa się z 52 stacji rozmieszczonych w całej Europie, z których sygnały są łączone w jeden spójny obraz. Najbardziej oddalone elementy systemu dzieli niemal 2000 kilometrów, co przekłada się na niezwykłą czułość i rozdzielczość obserwacji.
Naukowcy z UWM w gronie autorów publikacji o globalnym znaczeniu
Wśród autorów przełomowej publikacji znaleźli się dwaj naukowcy związani z Uniwersytetem Warmińsko-Mazurskim w Olsztynie: dr hab. Marcin Hajduk, prof. UWM z Katedry Geodezji oraz dr Sagar Sethi z Centrum Diagnostyki Radiowej Środowiska Kosmicznego.
Ich wkład dotyczył kluczowych obszarów badań radioastronomicznych. Prace prowadzone na UWM obejmowały analizę ewolucji gigantycznych radiogalaktyk, badania mgławic planetarnych, gwiazd typu post-AGB, układów symbiotycznych oraz obszarów intensywnego formowania gwiazd. Dane z przeglądu LoTSS-DR3 umożliwiły spojrzenie na te obiekty z niespotykaną dotąd precyzją.
Co dokładnie ujawniły mapy LOFAR i dlaczego są tak wyjątkowe
Obserwacje prowadzone na niskich częstotliwościach radiowych pokazują Wszechświat w zupełnie innym świetle niż teleskopy optyczne. Znaczna część rejestrowanej emisji pochodzi od relatywistycznych cząstek poruszających się w polach magnetycznych, co pozwala śledzić najbardziej energetyczne procesy kosmiczne.
Mapy LOFAR-a odsłoniły dżety plazmy emitowane z okolic supermasywnych czarnych dziur, struktury pozostałe po wybuchach supernowych, rozległe obszary narodzin gwiazd oraz słabe, wcześniej nieuchwytne obiekty radiowe. Dzięki temu astronomowie mogą analizować ewolucję galaktyk, przyspieszanie cząstek do ekstremalnych energii oraz konfigurację pól magnetycznych w skali kosmicznej.
Polska infrastruktura LOFAR i stacja należąca do UWM
Polska odgrywa istotną rolę w europejskiej sieci LOFAR. Na terenie kraju działają trzy stacje interferometru: w Borówcu koło Poznania, w Łazach koło Bochni oraz w Bałdach koło Olsztyna. Ta ostatnia należy do Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego i stanowi ważny element systemu zbierania danych.
Zebrane sygnały są przesyłane dedykowanymi światłowodami do centrali w Holandii, a ich przetwarzanie wspierane jest przez zaawansowane centra obliczeniowe, w tym Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe. Skala projektu wymagała obsługi danych liczonych w dziesiątkach petabajtów oraz milionów godzin pracy procesorów.
Nowe algorytmy i technologiczny przełom w przetwarzaniu danych
Jednym z największych wyzwań projektu była korekta zniekształceń sygnału radiowego powodowanych przez jonosferę Ziemi. Aby przetworzyć ponad 13 tysięcy godzin obserwacji, konieczne było opracowanie zupełnie nowych algorytmów i metod automatycznej analizy danych.
Dzięki tym rozwiązaniom możliwe stało się uzyskiwanie niezwykle ostrych i szczegółowych obrazów nieba oraz analiza zmiennych w czasie zjawisk radiowych, takich jak rozbłyski gwiazd czy sygnały związane z obecnością planet pozasłonecznych.
Przełomowe odkrycia i nowe kierunki badań kosmicznych
Dane z przeglądu LoTSS-DR3 już teraz umożliwiły przeprowadzenie setek nowych analiz naukowych. Badacze mogą śledzić tempo formowania gwiazd w milionach galaktyk, badać wpływ aktywności czarnych dziur na ich otoczenie oraz analizować ewolucję struktur kosmicznych na przestrzeni miliardów lat.
Ujawniono także rzadkie zjawiska astrofizyczne, w tym nieznane wcześniej pozostałości po supernowych, jedne z największych i najstarszych radiogalaktyk oraz emisję radiową wynikającą z oddziaływania planet pozasłonecznych z ich gwiazdami macierzystymi.
LOFAR 2.0 i dalsza przyszłość badań z udziałem UWM
Projekt LoTSS-DR3 nie jest zakończeniem badań, lecz ważnym etapem w rozwoju światowej radioastronomii. Trwa modernizacja systemu do wersji LOFAR 2.0, która pozwoli na jeszcze szybsze przetwarzanie danych oraz tworzenie map o znacznie wyższej rozdzielczości.
Dla naukowców z Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego oznacza to dalszy udział w badaniach o globalnym znaczeniu i możliwość współtworzenia kolejnych przełomów w poznawaniu Wszechświata. Olsztyn i UWM na trwałe wpisały się w mapę światowej radioastronomii.
źródło: UWM