Polska radioastronomia o budowie Wszechświata

Zdjęcie

Główne anteny LOFAR w Holandii

/ 

LOFAR(ang. Low-Frequency Array for radio astronomy - sieć radioastronomiczna niskich częstotliwości), to wieloantenowy radioteleskop, który wykorzystuje zjawisko interferencji fal radiowych. Został on zaprojektowany i skonstruowany przez holenderską agencję radioastronomii ASTRON (Netherlands Institute for Radio Astronomy). Budowę sfinansowano przy pomocy środków z Unii Europejskiej, instytutu ASTRON, holenderskiej Organizacji Badań Naukowych i organizacji Północnych Prowincji Niderlandów (SNN). Łączy koszt projektu wyniósł 100 mln euro. Urządzenie uruchomione w czerwcu 2010 jest "pomniejszonym" budowanym obecnie ogromnym międzynarodowym radioteleskopem Square Kilometre Array i składa się z 2500 anten, tworzących tzw. pola lub stacje. Każda stacja to dwa zestawy po 96 anten, przy czym ich lokalizacja została podzielona na 50 obszarów Europy, z centralnym skupiskiem wschodnim Drenthe, w Holandii (okolice miejscowości Exloo, 38 stacji) oraz w holenderskich prowincjach Groningen i Friesland. Stacje LOFAR znajdują się także w Niemczech (6 stacji), Szwecji, (1 stacja), Francji (1 stacja), Wlk. Brytanii (1 stacja), Irlandii (1 stacja w budowie) i Polsce (3 stacje w Bałdach, Borowcu i Łazach). Stacja oznaczona jako PL611 została zbudowana w Łazach pod Krakowem (Uniwersytet Jagielloński), stacja PL612 - w Bałdach pod Olsztynem (Uniwersytet Warmińsko-Mazurski), PL610 - w Borówcu pod Poznaniem (Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie). Trzy polskie stacje powstały w ramach realizacji projektu Polskiej Mapy Drogowej Infrastruktury Badawczej. Właśnie te stacje dostarczyły interesujących informacji dotyczących budowy Wszechświata i jego rozwoju.

Obserwowały one kwazar3C196, odległy od Ziemi o rekordowe 7 mld lat świetlnych, razem z holenderskimi stacjami LOFAR-a. Dzięki temu można było dokonać badania wodoru neutralnego w tzw. epoce rejonizacji. Nastąpiła ona krótko po Wielkim Wybuchu, doszło w niej do powstania pierwszych gwiazd i czarnych dziur. Detekcja sygnałów z epoki rejonizacji Wszechświata to jedno z najpilniejszych i najambitniejszych wyzwań współczesnej astrofizyki.

Polski LOFAR pracuje także w innych projektach astronomicznych, obejmujących m.in. przeglądy nieba określające jaka jest kosmologiczna ewolucja powstawania gwiazd i aktywnych jąder galaktyk analizę pulsarów i błysków radiowych czyli sondowanie ekstremalnych warunków astrofizycznych, które prowadzą do jasnych błysków promieniowania, kosmiczny magnetyzm, co umożliwia ustalenie, jakie jest pochodzenie i ewolucja pól magnetycznych, które przenikają cały Wszechświat, obserwację Słońca i naszego środowiska kosmicznego, co ułatwia powiązanie struktury wiatru słonecznego, rozbłysków słonecznych, stanu ziemskiej jonosfery, badania tzw. "pogody kosmicznej" a także monitorowanie promieniowania kosmicznego, co umożliwia ustalenie jakie jest pochodzenie najbardziej energetycznych cząstek we Wszechświecie.

Sygnały ze stacji są przesyłane do superkomputera w Groningen, gdzie podlegają procesowi korelacji i wstępnej kalibracji. Teleskop pracuje w zakresie od 10 MHz (najniższe częstotliwości radiowe dostępne do obserwacji z powierzchni Ziemi) do 240 MHz. Instrument ma duże pole widzenia i może jednocześnie obserwować różne części nieba. Prawidłowe działanie stacji i ich połączenie przez 10 GB/s łącze internetowe z superkomputerem w Groningen to sukces współpracy pomiędzy Uniwersytetem Jagiellońskim, Uniwersytetem Warmińsko-Mazurskim, Centrum Badań Kosmicznych PAN, Centrum Superkomputerowo-Sieciowym PIONIER i partnerami międzynarodowymi. Działające polskie stacje stanowią potwierdzenie koncepcji niskoczęstotliwościowej interferometrii radiowej opartej o anteny umieszczone w rekordowych odległościach, wynoszących ponad 1000 km.

MW