Zobacz innych Facet贸w i Facetki od nauki z Uniwersytetu 艁贸dzkiego.
Jak obserwowa膰 kosmos, kt贸rego nie wida膰?
Wszech艣wiat wype艂niony jest wysokoenergetycznymi cz膮stkami, kt贸re tworz膮 promieniowanie kosmiczne. Szczeg贸lnie interesuj膮ce dla 艂贸dzkich astrofizyk贸w s膮 fotony gamma 鈥� cz膮stki 艣wiat艂a o energiach wielokrotnie przewy偶szaj膮cych energi臋 艣wiat艂a widzialnego. Poniewa偶 fotony te nie maj膮 艂adunku elektrycznego, podczas podr贸偶y przez przestrze艅 kosmiczn膮 nie zmieniaj膮 kierunku pod wp艂ywem p贸l magnetycznych. Dzi臋ki temu naukowcy mog膮 ustali膰, sk膮d przylecia艂y, a nast臋pnie bada膰 procesy zachodz膮ce w odleg艂ych obiektach astronomicznych.
Obserwacje promieniowania gamma znacznie r贸偶ni膮 si臋 jednak od klasycznego wyobra偶enia o astronomii. Wykorzystywane przez naukowc贸w teleskopy Czerenkowa nie wykonuj膮 zwyk艂ych zdj臋膰 nieba. Rejestruj膮 niezwykle kr贸tkie b艂yski 艣wiat艂a, kt贸re powstaj膮, gdy wysokoenergetyczny foton gamma wpada w ziemsk膮 atmosfer臋 i zderza si臋 z jej cz膮steczkami.
Mo偶na to por贸wna膰 do gry w kr臋gle. Jedno zderzenie zapocz膮tkowuje ca艂膮 seri臋 kolejnych. W atmosferze pojedynczy foton gamma mo偶e doprowadzi膰 do powstania nawet milion贸w elektron贸w i pozyton贸w. Towarzyszy temu emisja charakterystycznego 艣wiat艂a Czerenkowa, kt贸re rejestruj膮 teleskopy. W ten spos贸b ziemska atmosfera staje si臋 cz臋艣ci膮 ogromnego detektora, pozwalaj膮cego obserwowa膰 zdarzenia rozgrywaj膮ce si臋 niekiedy miliardy lat temu.
Miliard klatek na sekund臋. Jak pracuj膮 kosmiczne teleskopy?
B艂yski 艣wiat艂a Czerenkowa s膮 niezwykle kr贸tkie i s艂abe. Ich wykrycie wymaga ogromnych zwierciade艂, bardzo czu艂ych kamer oraz elektroniki zdolnej do rejestrowania danych z pr臋dko艣ci膮 nawet miliarda klatek na sekund臋. Kszta艂t, jasno艣膰 i po艂o偶enie zarejestrowanego obrazu pozwalaj膮 naukowcom odtworzy膰 kierunek, z kt贸rego nadlecia艂 foton gamma, oraz oszacowa膰 jego energi臋.
Samo zarejestrowanie b艂ysku to jednak dopiero pocz膮tek pracy. Wi臋kszo艣膰 zdarze艅 obserwowanych przez teleskopy nie pochodzi bowiem od poszukiwanego promieniowania gamma, lecz od innych cz膮stek promieniowania kosmicznego, takich jak protony czy elektrony. Takich sygna艂贸w jest oko艂o tysi膮ca razy wi臋cej.
Dlatego ogromn膮 rol臋 odgrywa analiza danych. Trzeba odr贸偶ni膰 w艂a艣ciwe sygna艂y od zak艂贸ce艅, zrekonstruowa膰 parametry zdarze艅 i po艂膮czy膰 tysi膮ce obserwacji w sp贸jny obraz badanego obiektu. Dopiero w贸wczas mo偶liwe staje si臋 tworzenie map nieba w promieniowaniu gamma i formu艂owanie naukowych wniosk贸w.
艁贸dzki zesp贸艂 zajmuje si臋 mi臋dzy innymi automatyzacj膮 analizy danych oraz opracowywaniem metod oceny ich jako艣ci. Naukowcy korzystaj膮 z informacji zbieranych przez dwa teleskopy MAGIC oraz teleskop LST-1, znajduj膮ce si臋 w Obserwatorium Roque de los Muchachos na hiszpa艅skiej wyspie La Palma. Od 2020 roku instrumenty te mog膮 prowadzi膰 wsp贸lne obserwacje, dzia艂aj膮c jak jeden zintegrowany system.
Z 艁odzi na Wyspy Kanaryjskie. Nauka bez granic
Badania kosmosu wymagaj膮 mi臋dzynarodowej wsp贸艂pracy. 艁贸dzcy astrofizycy s膮 cz艂onkami dw贸ch wielkich przedsi臋wzi臋膰 naukowych: MAGIC, skupiaj膮cego oko艂o 300 naukowc贸w i in偶ynier贸w, oraz LST, w kt贸rym uczestniczy oko艂o 500 specjalist贸w.
Wsp贸艂pracuj膮 mi臋dzy innymi z hiszpa艅skim Institut de F铆sica d'Altes Energies w Barcelonie i Instituto de Astrof铆sica de Canarias, w艂oskimi instytutami INAF i INFN, niemieckim Instytutem Maxa Plancka oraz japo艅skim Uniwersytetem Tokijskim.
Cz艂onkowie zespo艂u z Uniwersytetu 艁贸dzkiego nie tylko analizuj膮 dane na miejscu, ale r贸wnie偶 uczestnicz膮 w zmianach obserwacyjnych na La Palmie, pracuj膮c bezpo艣rednio przy aparaturze nale偶膮cej do 艣wiatowej czo艂贸wki. To po艂膮czenie wiedzy z zakresu astrofizyki, zaawansowanej analizy danych i wsp贸艂pracy mi臋dzynarodowej pozwala prowadzi膰 badania, kt贸rych pojedyncza instytucja nie by艂aby w stanie samodzielnie zrealizowa膰.
Sygna艂 sprzed 8 miliard贸w lat. Rekordowe odkrycie
Jednym z najwa偶niejszych ostatnich osi膮gni臋膰 mi臋dzynarodowych zespo艂贸w MAGIC i LST by艂o wykrycie promieniowania gamma bardzo wysokich energii pochodz膮cego z aktywnej galaktyki OP 313. Promieniowanie to wyruszy艂o w podr贸偶 ku Ziemi oko艂o 8 miliard贸w lat temu. Dzi臋ki wsp贸lnym obserwacjom teleskop贸w MAGIC i LST-1 uda艂o si臋 zarejestrowa膰 najodleglejsz膮 aktywn膮 galaktyk臋 emituj膮c膮 藕r贸d艂o promieniowania gamma w tym zakresie energii. Obserwacje, rozpocz臋te prze艂omowym wykryciem w grudniu 2023 roku, pozwoli艂y lepiej pozna膰 mechanizmy przyspieszania cz膮stek w pot臋偶nych strugach materii wyrzucanych z otoczenia supermasywnej czarnej dziury. Dostarczy艂y r贸wnie偶 informacji o promieniowaniu t艂a wype艂niaj膮cym przestrze艅 mi臋dzy galaktykami. Wyniki opublikowano w presti偶owym czasopi艣mie Astronomy & Astrophysics.
Wi臋cej o odkryciu:
Cztery gigantyczne teleskopy i nowa era bada艅 kosmosu
Kolejnym prze艂omowym wydarzeniem by艂a inauguracja sieci czterech teleskop贸w Large-Sized Telescope (LST), kt贸ra odby艂a si臋 15 pa藕dziernika 2026 roku na La Palmie. Ka偶dy z tych instrument贸w ma zwierciad艂o o 艣rednicy 23 metr贸w i jest wyposa偶ony w niezwykle czu艂膮 kamer臋. Wsp贸lna praca czterech teleskop贸w pozwoli uzyska膰 znacznie dok艂adniejsze dane i obserwowa膰 jeszcze odleglejsze oraz s艂absze 藕r贸d艂a promieniowania gamma. To wa偶ny etap powstawania Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), kt贸re ma sta膰 si臋 najpot臋偶niejszym na 艣wiecie obserwatorium promieniowania gamma. Uniwersytet 艁贸dzki jest jedyn膮 polsk膮 instytucj膮 uczestnicz膮c膮 we Wsp贸艂pracy LST. Nasi naukowcy wnie艣li istotny wk艂ad w opracowanie algorytm贸w kalibracji i oczyszczania danych, kt贸re b臋d膮 wykorzystywane przez ca艂膮 sie膰 teleskop贸w.
Wi臋cej o otwarciu rozbudowanego obserwatorium: Nowa era bada艅 ekstremalnego wszech艣wiata: inauguracja sieci Large-Sized Telescope w CTAO-P贸艂noc
Dlaczego warto zagl膮da膰 w najdalsze zak膮tki Wszech艣wiata?
Astrofizyka pozwala bada膰 materi臋 i energi臋 w warunkach, kt贸rych nie potrafimy odtworzy膰 nawet w najbardziej zaawansowanych ziemskich laboratoriach. W pobli偶u czarnych dziur i gwiazd neutronowych, podczas wybuch贸w gwiazd czy w strugach materii poruszaj膮cej si臋 niemal z pr臋dko艣ci膮 艣wiat艂a zachodz膮 procesy, kt贸re wystawiaj膮 nasz膮 wiedz臋 o prawach fizyki na najtrudniejsze pr贸by.
Ka偶da obserwacja mo偶e przybli偶a膰 odpowied藕 na fundamentalne pytania: jak powstaje promieniowanie gamma, w jaki spos贸b cz膮stki osi膮gaj膮 tak ogromne energie i jakie mechanizmy rz膮dz膮 najbardziej ekstremalnymi obiektami we Wszech艣wiecie?
Badania kosmosu nie s膮 wy艂膮cznie pr贸b膮 zaspokojenia ludzkiej ciekawo艣ci. Pozwalaj膮 nam one na weryfikowanie i odkrywanie nowych praw fizyki w ekstremalnych warunkach, kt贸rych nie mo偶emy stworzy膰 na Ziemi. Historia nauki pokazuje, 偶e odkrycia wynikaj膮ce z fundamentalnych pyta艅 cz臋sto prowadz膮 do rozwoju zupe艂nie nowych technologii i metod badawczych. Badaj膮c odleg艂y Wszech艣wiat, uczymy si臋 wi臋c nie tylko o nim, ale r贸wnie偶 o prawach rz膮dz膮cych otaczaj膮c膮 nas rzeczywisto艣ci膮
鈥� podkre艣la prof. Julian Sitarek z Uniwersytetu 艁贸dzkiego.
艁贸dzka astrofizyka z wieloletni膮 tradycj膮
Zesp贸艂 Uniwersytetu 艁贸dzkiego tworz膮 do艣wiadczeni astrofizycy oraz m艂odzi badacze, kt贸rych 艂膮czy zainteresowanie najbardziej gwa艂townymi zjawiskami kosmicznymi. Ich praca obejmuje obserwacje astronomiczne, modelowanie proces贸w fizycznych, rozw贸j metod analizy danych oraz tworzenie symulacji komputerowych.
Naukowcy badaj膮 mi臋dzy innymi uk艂ady podw贸jne gwiazd i aktywne galaktyki. Jednocze艣nie rozwijaj膮 tradycj臋 bada艅 promieniowania kosmicznego na Uniwersytecie 艁贸dzkim, si臋gaj膮c膮 lat pi臋膰dziesi膮tych XX wieku.
Dzisiejsze przedsi臋wzi臋cia, prowadzone z wykorzystaniem 艣wiatowej klasy aparatury i we wsp贸艂pracy z setkami naukowc贸w z r贸偶nych kraj贸w, pokazuj膮, 偶e r贸wnie偶 z 艁odzi mo偶na uczestniczy膰 w odkrywaniu najbardziej odleg艂ych i tajemniczych zak膮tk贸w Wszech艣wiata.
窜诲箩臋肠颈补: dr Bartosz Ka艂u偶ny; Urs Leutenegger, materia艂 藕r贸d艂owy: mgr Joanna 艢lot oraz notatki prasowe, opracowanie: Centrum Wsp贸艂pracy z Otoczeniem i Spo艂ecznej Odpowiedzialno艣ci Uczelni
Zobacz innych Facet贸w i Facetki od nauki z Uniwersytetu 艁贸dzkiego
