Są wciąż niezadane pytania? Fizycy UŁ w Światowym Dniu Kosmosu

Od tysiącleci ludzie spoglądali w niebo szukając w nim odpowiedzi na pytania dotyczące wszelkich aspektów ich egzystencji. Ludzkie oko jest jednak bardzo niedoskonałym instrumentem. Chociaż dostrzegamy nim mnogość barw, to obejmują one tylko znikomy zakres energii fotonów, tj. cząstek światła powstałych w różnego typu obiektach kosmicznych. Z biegiem czasu nauczyliśmy się jednak budować instrumenty, które pozwalają nam badać fotony o energiach będących wiele rzędów wielkości mniejszych lub większych od zakresu światła widzialnego – piszą Profesorowie: Julian Sitarek i Włodzimierz Bednarek z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Łódzkiego.

Podglądanie supernowej

Najbardziej energetyczne cząstki “światła” zawierają się w zakresie promieniowania gamma. Fotony promieniowania gamma są co najmniej milion, a typowo miliard do bilion, razy bardziej energetyczne niż światło, które rejestrujemy naszymi oczami. Promieniowanie gamma przekazuje nam informacje na temat najbardziej gwałtownych procesów we wszechświecie zachodzących w obiektach o skrajnych warunkach takich, jak: pozostałości po wybuchających masywnych gwiazdach (tzw. supernowe), masywnych układach gwiazdowych, gwiazdach neutronowych czy centralnych regionach galaktyk zawierających super-masywne czarne dziury.

Badając promieniowanie gamma wykorzystujemy atmosferę naszej Ziemi. Fotony przychodząc do nas ze źródeł kosmicznych oddziałują z jądrami atmosfery powodując powstawanie tysięcy wtórnych cząstek. Kaskada tych cząstek przemierzając naszą atmosferę wysyła tzw. promieniowanie Czerenkowa. Choć jest ono emitowane częściowo w zakresie dla nas widzialnym, to błyski te są jednak zbyt słabe i zbyt krótkie abyśmy mogli dostrzec je ludzkimi oczami. Jednakże budując specjalne teleskopy, będące w stanie wykrywać te nano-sekundowe błyski światła możemy badać promieniowanie gamma.

MAGIA Kosmosu

Od dwudziestu lat grupa naukowców z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Łódzkiego jest członkiem Współpracy MAGIC, międzynarodowej grupy naukowców, która zbudowała i wykorzystuje do badań teleskopy o tej samej nazwie. W ostatnich latach obserwacje teleskopami MAGIC przyniosły wiele ciekawych odkryć, które pozwalają nam lepiej zrozumieć kosmos.

Dzięki tym teleskopom wiemy, że tzw. pulsary, to jest gwiazdy neutronowe powstałe z jąder gwiazd zmiażdżonych w wyniku ich wybuchu do rozmiaru zaledwie 10 kilometrów, emitują promieniowanie gamma. Teleskopy MAGIC wykrywają emisję promieniowania gamma z odległych galaktyk. Powstała ona wtedy, gdy nie istniała jeszcze Ziemia, a Wszechświat był o połowę młodszy niż jest teraz.

Ostatnio również obserwacje teleskopami MAGIC pokazały, że enigmatyczne błyski gamma, powstające prawdopodobnie w wyniku wybuchu masywnych gwiazd w młodym wszechświecie również emitują promieniowanie w zakresie bardzo wysokich energii. W ten sposób próbujemy zgłębiać tajemnicę powstania wszechświata.

Nowa era obserwacji

Grupa astrofizyków z Katedry Astrofizyki Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Łódzkiego jest zaangażowana w prace przygotowujące obserwatorium Czerenkowskie nowej generacji (tzw. Cherenkov Telescope Array - CTA). Od kilku lat jesteśmy również członkiem współpracy CTA/LST, której zadaniem jest zbudowanie i oddanie do użytku największego dotąd typu teleskopów - Large-Sized Telescope (LST).

CTA pozwoli nam badać obiekty o rząd wielkości słabsze niż najsłabsze źródła wykrywane przy użyciu obecnej generacji teleskopów czerenkowskich, takich jak MAGIC. Teleskopy LST rozszerzą zakres energii dostępny dla CTA i pozwolą nam badać z niespotykaną dokładnością pulsary, odległe galaktyki, błyski gamma. Dadzą odpowiedzi na temat natury tych obiektów, jak i całego Wszechświata, ale być może również zadać nowe pytania, z których istnienia nie zdajemy sobie ciągle sprawy.

 

Tekst: Prof. Julian Sitarek, Prof. Włodzimierz Bednarek (WFiIS UŁ)

Redakcja: Centrum Promocji UŁ