Znajdź zawartość

NCBJ koordynuje polski udział w największym w dotychczasowej historii przedsięwzięciu astronomii obserwacyjnej. W polu widzenia teleskopu budowanego w Chile znajdzie się jednorazowo obszar 40-krotnie większy od tarczy Księżyca. Obserwacje zaplanowane na 10 lat dostarczą m.in. danych o obiektach zmiennych. Naukowcy z NCBJ działający w ramach zespołu ASTROdust już dziś przygotowują algorytmy, które wzbogacą zestaw informacji pozyskanych z obserwacji. We współczesnej astrofizyce i kosmologii obserwacyjnej bardzo istotną rolę pełnią duże przeglądy nieba. Największym obecnie tego typu przeglądem w zakresie optycznym jest SDSS (ang. Sloan Digital Sky Survey), pokrywający ok. 35% całej sfery niebieskiej i obejmujący głównie Wszechświat lokalny. Dalej – czy też głębiej, jak mówią astronomowie – z pokryciem wynoszącym ~1/3 obszaru obejmowanego przez SDSS, sięga powstający obecnie DES (ang. Dark Energy Survey). Przeglądy te mają jednak podstawową wadę – są statyczne, pokazują obiekty w jednym momencie obserwacji. Nie ujmują one wielu informacji o obiektach zmiennych, których Wszechświat jest pełen – kwazarach, gwiazdach, asteroidach. Lukę w obserwacjach zmiennego Wszechświata ma wypełnić nowy międzynarodowy projekt Legacy Survey of Space and Time (LSST), realizowany w budowanym właśnie Obserwatorium Very Rubin (Vera Rubin Observatory) w Chile. Przegląd, do którego obserwacje mają się rozpocząć już w 2024 roku, przez 10 lat co trzy dni będzie skanował obszar 18 000 stopni kwadratowych południowego nieba. Dzięki temu stanie się nie tylko najgłębszym istniejącym katalogiem, ale też stworzy unikalny film pokazujący, jak będzie zmieniało się niebo w tym okresie. Żaden przegląd nie zawiera wszystkich informacji, jakich potrzebujemy, żeby w pełni zrozumieć obserwowane obiekty. LSST będzie tzw. przeglądem fotometrycznym, dostarczającym obrazu nieba w sześciu filtrach optycznych. Jeśli będziemy potrzebowali dodatkowych informacji – np. widm spektroskopowych albo danych zebranych w podczerwieni - będziemy musieli poszukać ich gdzie indziej albo prowadzić dodatkowe obserwacje. Warto jednak wiedzieć z góry, w jakich sytuacjach takie dodatkowe dane będą niezbędne. Badacze z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, pod kierunkiem doktoranta Gabriele'a Riccio i jego promotorki prof. Katarzyny Małek, we współpracy z naukowcami z innych międzynarodowych ośrodków postawili sobie pytanie: jak dobrze możemy zmierzyć fizyczne własności galaktyk, korzystając wyłącznie z danych LSST i jak możemy ten pomiar poprawić? W tym celu naukowcy stworzyli symulowany katalog najbardziej typowych galaktyk we Wszechświecie - galaktyk aktywnych gwiazdotwórczo, obserwowanych w przedziale przesunięcia ku czerwieni 0 < z < 2,5 (czyli aż do 11 mld lat świetlnych od nas), tak jak będzie widział je LSST. Symulacje oparto o prawdziwe dane 50 000 galaktyk, zaobserwowanych w ramach przeglądu HELP (ang. Herschel Extragalactic Legacy Project). Dane HELP, zawierające pomiary galaktyk w szerokim zakresie widma od ultrafioletu, przez optykę, do dalekiej podczerwieni, pozwalają mierzyć własności fizyczne galaktyk bardzo dokładnie. Pytanie brzmi: na ile będzie to możliwe, jeśli będziemy mieli do dyspozycji wyłącznie dane LSST? Badacze skupili się na takich parametrach, jak całkowita masa gwiazdowa, masa pyłu, całkowita jasność galaktyki w podczerwieni czy tempo powstawania gwiazd w galaktyce. Parametry wyznaczone z symulowanych obserwacji porównano z parametrami wyznaczonymi na podstawie danych obserwacyjnych z katalogu HELP. Okazało się, że podstawowe parametry charakteryzujące część gwiazdową galaktyki, takie jak masa gwiazdowa, będziemy mierzyć bardzo dokładnie. Natomiast wartości parametrów związanych z zapyleniem galaktyki, czyli na przykład tłumienie pyłu czy tempo powstawania nowych gwiazd w otoczeniu chmur pyłowych, wyznaczone wyłącznie na podstawie danych LSST, będą przeszacowane. Co gorsza, stopień przeszacowania zależy od odległości galaktyki od nas. Nie jest to całkiem zaskakujące, bo zarówno procesy gwiazdotwórcze w galaktykach, jak i powiązaną z nimi emisję pyłu najlepiej obserwować w podczerwieni, który to zakres nie będzie dostępny dla LSST. Wiedząc jednak, jakiego błędu się spodziewać, naukowcy byli w stanie zaproponować poprawki, jakie trzeba będzie stosować w pracy z rzeczywistymi danymi LSST. Zespół ASTROdust, pod kierownictwem prof. Katarzyny Małek, wraz z międzynarodowymi współpracownikami z Francji i Chile rozpoczął prace nad zaimplementowaniem tych poprawek w ogólnodostępnych narzędziach umożliwiających modelowanie galaktyk. Praca ta, dotycząca użycia masy gwiazdowej jako wskazówki niezbędnej do wyznaczenia wartości tłumienia pyłu w ultrafioletowym zakresie widma galaktyki, pomoże w poprawnym opisie podstawowych parametrów fizycznych analizowanych galaktyk. Badania zespołu ASTROdust to tylko jedna z wielu aktywności naukowców z polskich instytucji, które planowane są w ramach polskiego udziału w Obserwatorium Very Rubin i projekcie LSST. Obecnie w skład polskiego konsorcjum LSST wchodzą: NCBJ jako jednostka koordynująca, UJ, UMK, UW, CAMK PAN oraz CFT PAN. W ramach polskiego wkładu własnego planowana jest m.in. budowa lokalnego centrum danych w Polsce - mówi prof. Agnieszka Pollo kierująca Zakładem Astrofizyki NCBJ i jednocześnie projektem polskiego konsorcjum LSST. Grupa zainteresowanych w Polsce ciągle rośnie, a lista afiliowanych naukowców liczy kilkadziesiąt osób. Wszyscy jesteśmy podekscytowani projektem i nie możemy się doczekać tych petabajtów danych oraz badań i licznych publikacji na ich podstawie. To dane, jakich jeszcze nie było, więc i szansa na zupełnie nowe, nieoczekiwane odkrycia. Ale będą też i wyzwania logistyczne: jak radzić sobie z ogromnymi zbiorami danych? Jak adaptować do nich metody uczenia maszynowego? A wreszcie - jak pokazała omawiana wyżej praca Riccio et al. (2021) - dane LSST same w sobie nie zawsze wystarczą. LSST będzie kluczowym elementem układanki wielu zestawów danych – wyjaśnia dr hab. Katarzyna Małek z Zakładu Astrofizyki NCBJ. Co prawda dane pozyskane w ramach LSST będą bardzo dokładne i bardzo szczegółowe, jednak nadal będą to tylko optyczne dane fotometryczne. Będziemy musieli je uzupełniać danymi z innych obserwatoriów - na przykład pozyskanymi przy pomocy teleskopów Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), wystrzelonego 25 grudnia 2021 roku Teleskopu Jamesa Webba (JWST) albo teleskopu SALT (ang. Southern African Large Telescope), na którym polscy astronomowie mają prawo do 10% czasu obserwacyjnego. Dlatego staramy się teraz dobrze zaplanować nasze miejsce w tej układance. Badania astronomiczne i astrofizyczne należą do grupy badań podstawowych, które przede wszystkim poszerzają naszą wiedzę o świecie i prawach nim rządzących. Dzięki badaniom LSST spodziewamy się lepiej zrozumieć naturę materii i energii we Wszechświecie i zweryfikować podstawowe prawa fizyki" – tłumaczy profesor Pollo. "Obserwacje będą też dotyczyć naszej bezpośredniej kosmicznej okolicy - w ramach przeglądu prowadzony będzie monitoring asteroid bliskich Ziemi, co znacząco zwiększy szanse wczesnego wykrycia potencjalnie niebezpieczniej dla nas asteroidy. Od jeszcze bardziej praktycznej strony - dane zebrane przez LSST, bezprecedensowo duże i złożone, będą wymagały rozwinięcia wyrafinowanych metod i algorytmów uczenia maszynowego, które potem zapewne znajdą zastosowanie także i w narzędziach wykorzystywanych w naszym codziennym życiu. Informacje o projekcie LSST: Legacy Survey of Space and Time (LSST) to międzynarodowy projekt obserwacyjny, który będzie realizowany za pomocą teleskopu o średnicy 8,4 m w Obserwatorium Very Rubin (Vera C. Rubin Observatory), umiejscowionym 2 682 m n.p.m. na górze Cerro Pachón w Chile. Teleskop o polu widzenia ponad 9 stopni kwadratowych (obserwujący jednorazowo ok. 40 razy większy obszar nieba niż tarcza Księżyca w pełni) w ciągu 10 lat mapowania całego południowego nieba dostarczy ok. 500 petabajtów danych w formie zdjęć oraz danych liczbowych – wartości strumieni fotometrycznych. Szacuje się, że w ciągu tygodnia będzie zbierał tyle danych, ile obejmuje cały przegląd SDSS! Główne projekty realizowane w ramach LSST skupione będą na: badaniu ciemnej materii i ciemnej energii, poszukiwaniu bliskich asteroid potencjalnie zagrażających Ziemi (tzw. Near Earth Objects, NEO), badaniu zmienności obiektów kosmicznych oraz mapowaniu Drogi Mlecznej. « powrót do artykułu

Po raz pierwszy narodowe amerykańskie obserwatorium astronomiczne zostało nazwane imieniem kobiety. Large Synoptic SurveyTelescope (LSST) zostało przemianowane na Vera C. Rubin Observatory (VRO). Nowe obserwatorium ma zostać uruchomione na szczycie Cerro Pachón w Chile w październiku 2021 roku, a rok później rozpocznie regularne badania naukowe. VRO będzie wyposażone w najpotężniejszy aparat cyfrowy w dziejach, ważące trzy tony urządzenie o rozdzielczości 3,2 gigapiksela. Dzięki niej możliwe będzie zmapowanie co kilka dni całego południowego nieboskłonu. Eksperci oceniają, że w ciągu 10-letniej pracy VRO odkryje i skataloguje dziesiątki miliardów obiektów. Naukowcy, którzy z niecierpliwością czekają na uruchomienie VRO chcą badać za jego pomocą ciemną materię. Tymczasem to właśnie pionierskie badania Rubin z lat 70. dostarczyły pierwszych dowodów na istnienie ciemnej materii. To m.in. jej prace uświadomiły naukowcom, że we wszechświecie wcale nie dominuje materia widzialna. Rubin zasłużyła sobie na uznanie ciężką pracą. W 1965 roku stała się pierwszą kobietą, która otrzymała zgodę na korzystanie z Palomar Observatory, posiadające wówczas jedne z najbardziej zaawansowanych teleskopów. Już w pierwszych latach swojej pracy zaczęła zdobywać dowody na istnienie ciemnej materii. Jej prace "były jednymi z najważniejszych odkryć naukowych ubiegłego wieku, nie tylko na polu astronomii, ale również na polu fizyki", mówi dyrektor Vera C. Rubin Observatory, Steve Kahn. Rubin była kilkukrotnie nominowana do Nagrody Nobla, ale nigdy jej nie zdobyła. Zmarła w 2016 roku. VRO będzie badał nie tylko ciemną materię. Obserwatorium będzie śledziło też asteroidy bliskie Ziemi, poszukiwało obiektów międzygwiezdnych i mapowało Drogę Mleczną. « powrót do artykułu

Wpływowy przedstawiciel Izby Reprezentantów, John Culberson, doprowadził do przyznania dużego zastrzyku gotówki dla teleskopu budowanego w Chile przez Narodową Fundację Nauki (NSF). Decyzja jest tym bardziej zaskakująca, że ani środowiska naukowe, ani przedstawiciele NSF nie prosili o dodatkowe pieniądze na Large Synoptic Survey Telescope (LSST). John Culberson to przewodniczący podkomitetu odpowiedzialnego za handel, sprawiedliwość i naukę. W ubiegłym tygodniu komitet rozdzielał 62,5 miliarda USD na rok budżetowy 2019. Pieniądze były przyznawane NSF, NASA i agendom naukowym w Departamencie Handlu. LSST będzie teleskopem, który co 3 dni zmapuje całe widoczne niebo i zarejestruje wszelkie obiekty, które się poruszyły, zmieniły czy zniknęły. Prace nad teleskopem rozpoczęto w 2014 roku, przewidziano je na 9 lat, a budżet całego przedsięwzięcia finansowanego przez NFS to 473 miliony dolarów. Dodatkowo Departament Energii przeznaczył 168 milionów dolarów na główny element teleskopu, czyli najpotężniejszą w historii kamerę cyfrową rozdzielczości 3,2 gigapiksela. Urządzenie będzie w stanie dostarczyć każdej nocy 20 terabajtów kolorowych zdjęć. Zgodnie z założeniami budżetowymi w roku podatkowym 2019 Kongres miał przyznać na LSST 49 milionów dolarów, a w ciągu kolejnych 3 lat dodatkowo 92 miliony USD. Tymczasem Culberson umieścił w budżecie na 2019 rok kwotę 123 milionów dolarów. Nie prosiliśmy o to. Zabudżetowaliśmy 49 milionów i takiej kwoty się spodziewaliśmy. Oczywiście posiadanie większej kwoty nie zaszkodzi. Jednak to nie przyspieszy zbytnio prac nad teleskopem, gdyż pieniądze nas nie ograniczają, mówi astrofizyk Steven Kahn, dyrektor LSST. Zupełnie tego nie rozumiem. To dziwne. Nigdy czegoś podobnego nie widziałem, dodaje. Zdziwieni są też przedstawiciele NSF. Nie znamy intencji twórców budżetu i nie chcemy na ten temat spekulować, mówi James Ulvestad, menedżer odpowiedzialny za infrastrukturę badawczą NFS i były szef wydziału astronomii Narodowej Fundacji Nauki. Kongresmen Culberson stwierdza, że jego decyzja nie powinna dziwić. Chodzi o to, by upewnić się, że ten niezwykle ważny instrument naukowy zacznie działać tak szybko, jak to możliwe. Nie chciał mówić o tym, czy ktoś lobbował za przyznaniem dodatkowych pieniędzy. To nie pierwszy raz, gdy Culberson używa swojej pozycji i wpływów do przyspieszenia projektów naukowych. W tegorocznym budżecie przewidziano też pieniądze na misję NASA na księżyc Europa. NASA prosiła o 265 milionów USD na najbliższy rok podatkowy. Culberson spowodował, że Agencji przyznano 545 milionów dolarów na prace nad orbiterem, który będzie krążył wokół Europy oraz dodatkowo 195 milionów USD na lądownik, którego NASA w ogóle nie planowała. Niektóre decyzje Culbersona potrafią naprawdę zaskakiwać. Polityk przez lata sprzeciwiał się odnawianiu floty oceanograficznych statków badawczych NSF. Kierowany przez  niego podkomitet od lat nie przyznawał na jednostki żadnych funduszy, jednak szczęśliwie dla oceanografów, pieniądze były przyznawane przez cały Senat. Na przykład w latach 2017 i 2018 Senat przyznał pieniądze na utrzymanie 3 jednostek, mimo że NFS prosiła o finansowanie dwóch. W bieżącym roku Culberson całkowicie zmienił front. NFS poprosiła o dodatkowe 28 milionów dolarów, dzięki czemu miałaby w sumie 255 milionów USD na dwie jednostki. Tymczasem Culberson przyznał dodatkowo 127 milionów dolarów, zaznaczając, że to pieniądze na trzy jednostki. Dzięki tej decyzji NFS ma do dyspozycji 355 milionów dolarów, czyli tyle, ile w przeszłości zakładano na budowę 3 jednostek. Obecnie nie wiadomo, czy ta kwota wystarczy, jednak radykalna zmiana postawy wpływowego kongresmena jest warta odnotowania. Polityk tłumaczy, że nigdy nie był przeciwny finansowaniu statków oceanograficznych, a brak zgody na ich finansowanie w latach poprzednich wynikał z faktu, że jego podkomitet nie dysponował odpowiednimi kwotami. W bieżącym roku, jak pamiętamy, amerykańscy prawodawcy znacznie zwiększyli nakłady na naukę. W tym roku mieliśmy nieco swobody w ustalaniu budżetu i oto są tego efekty, wyjaśnia Culberson. Wpływowy polityk podkreślił też, że sprzeciwia się i będzie się sprzeciwiał, przyznawaniu dodatkowych pieniędzy poszczególnym wydziałom NSF. Woli, by projekty naukowe były finansowane bezpośrednio przez Kongres, a nie za pośrednictwem poszczególnych wydziałów. Myślę, że to bardzo ważne, by chronić NSF – zarówno program kosmiczny jak i w ogóle jej programy naukowe – od presji politycznej z lewa i prawa. Nauka nie powinna być upolityczniana. Naukowcy muszą podążać za faktami, a ja, jako prawodawca, potrzebuję obiektywnych faktów, by móc podejmować dobre decyzje, wyjaśnia Culberson. « powrót do artykułu