Twórcy projektu "Pi of the Sky" - Odkrywcami Roku 2009

Prof. Lech Mankiewicz z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, prof. Grzegorz Wrochna z Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku prof. Aleksander Filip Żarnecki z Wydziału Fizyki UW zdobyli tytuł "odkrywców Roku 2009", przyznawany przez Polskie Stowarzyszenie Dziennikarzy Naukowych Naukowi.pl.

Laureatów wyróżniono za sfotografowanie "narodzin czarnej dziury", czyli błysku światła widzialnego, towarzyszącego rozbłyskowi promieniowania gamma.

Naukowcy kierują projektem "Pi of the Sky", którego celem jest poszukiwanie błysków optycznych towarzyszących wybuchom promieniowania gamma.





Jak informuje rzecznik IPJ Marek Pawłowski, projekt został zainspirowany koncepcją automatycznych przeglądów nieba za pomocą małych teleskopów, lansowaną przez nieżyjącego już, wybitnego astrofizyka prof. Bohdana Paczyńskiego z Princeton University. Był również naturalną konsekwencją sukcesu projektu ASAS (All Sky Automatic Survey), gdzie za pomocą małych teleskopów-robotów zidentyfikowano kilkadziesiąt tysięcy nieznanych wcześniej gwiazd zmiennych. Projekt ASAS był prowadzony przez dr Grzegorza Pojmańskiego z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.



Śledzenie błysków gamma wymaga odpowiednich detektorów, zrobotyzowanego gromadzenia dużych ilości danych, a następnie ich szybkiej analizy, co przypomina problemy związane z detekcją cząstek elementarnych produkowanych w akceleratorach.



"Od początku głównym zadaniem detektora było śledzenie całego nieba widocznego z miejsca obserwacji w celu identyfikowania szybkozmiennych zjawisk astronomicznych. Przy tym założeniu kąt widzenia aparatury odpowiadałby ? steradianom, przedsięwzięcie nazwano, więc +Pi of the Sky+" - wyjaśnia rzecznik.



Ze względu na specyficzne wymagania wobec sprzętu detekcyjnego, całą aparaturę postanowiono zbudować samodzielnie, łącznie z kamerami CCD o niskim poziomie szumów.



Głównym konstruktorem elektroniki został Grzegorz Kasprowicz, wówczas magistrant w Instytucie Systemów Elektronicznych Politechniki Warszawskiej. Inżynierowie z Instytutu Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Warszawskiego opracowali z kolei migawki wytrzymujące milion otwarć. Za oprogramowanie robota - kilkadziesiąt tysięcy linii kodu - w znacznej części odpowiada dr Marcin Sokołowski z IPJ.



Pawłowski podkreśla przy tym, że w projekcie uczestniczy wielu młodych naukowców, co jest cechą charakterystyczną projektu "Pi of the Sky".



"Dzięki poparciu ze strony prof. Paczyńskiego, prototypową aparaturę udało się umieścić przy obserwatorium na chilijskiej górze Las Campanas, 300 km na północ od Santiago" - wspomina prof. Wrochna. Aparatura wciąż znajduje się w fazie rozruchowej; składa się z dwóch kamer CCD z obiektywami średnicy 71 mm, śledzących obszar nieba o powierzchni kątowej 20°20°.



Pawłowski przypomina, że przed "Pi of the Sky" wszystkie błyski gamma były wykrywane przez satelity. Rejestrowały one impuls promieniowania gamma, po czym przekazywały dane o miejscu zdarzenia do naziemnych teleskopów optycznych, które po kilku godzinach rozpoczynały śledzenie zjawiska. Procedura ta ma istotną wadę - uniemożliwia obserwacje optyczne w bardzo wczesnej fazie eksplozji, a to one mają największe znaczenie dla zrozumienia mechanizmów fizycznych odpowiedzialnych za pojawienie się błysku.



Aparatura projektu "Pi of the Sky" działa inaczej. Za pomocą trwających 10 s ekspozycji sama nieustannie monitoruje duże obszary nieba, rejestruje napływające dane i rozpoznaje rozbłyski. Informacje z satelitów i baz danych są później wykorzystywane, do potwierdzenia obserwacji i identyfikowania zaobserwowanych zjawisk.



"Docelowo aparatura będzie się składała z dwóch farm po 16 kamer w każdej, co pozwoli w sposób ciągły monitorować znaczną część nieba, obejmującą obszar, w którym zachodzi 1/5 wszystkich błysków gamma." - zapowiada rzecznik IPJ.



Obie farmy oddalone od siebie o ponad 100 km, będą obserwowały tę samą część nieboskłonu. Dzięki porównaniu obrazów z dwóch tak odległych miejsc będzie można łatwo wyeliminować zdarzenia lokalne, np. przeloty samolotów i satelitów.



Rozbłysk gamma GRB 080319B z 19 marca 2008 r. - za który nagrodzono naukowców - był najjaśniejszym wybuchem, jaki kiedykolwiek zaobserwował człowiek. Eksplozja prawdopodobnie była efektem gwałtowanego zapadania się wielkiej gwiazdy, które doprowadziło do uformowania czarnej dziury. Była ona tak silna, że mimo ogromnej odległości jej poświatę optyczną można było zobaczyć nieuzbrojonym okiem. Sekwencję fotografii, przedstawiającą fazy rozwoju i zaniku poświaty, zaobserwował polski prototypowy robot obserwacyjny "Pi of the Sky", zainstalowany przy obserwatorium astronomicznym Las Campanas w Chile.



"Była to pierwsza w historii obserwacja rozbłysku gamma w świetle widzialnym w tak wczesnej fazie z dobrą rozdzielczością czasową. Innymi słowy: dotychczas robiono zdjęcia, a polscy naukowcy +nakręcili film+, mający kluczowe znaczenie dla prób wyjaśnienia zjawisk odpowiedzialnych za wybuch" - podkreśla Pawłowski.



We wrześniu 2008 roku w prestiżowym piśmie naukowym "Nature" ukazał się artykuł na temat rozbłysku GRB 080319B. Współautorami byli naukowcy z IPJ, Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, Politechniki Warszawskiej oraz Uniwersytetu Warszawskiego.

PAP - Nauka w Polsce