Kosmiczne rozbłyski w odległych galaktykach. Katarzyna Małek

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Kosmiczne rozbłyski w odległych galaktykach. Katarzyna Małek"

Henryka Lisowska
9 lat temu
Przeglądów:

1 Kosmiczne rozbłyski w odległych galaktykach Katarzyna Małek

2 From Stettin in the Baltic to Trieste in the Adriatic an iron curtain has descended across the Continent. Winston Churchill 5 marca 1946 Od Szczecina nad Bałtykiem po Triest nad Adriatykiem Ŝelazna kurtyna zapadła nad Kontynentem.

Winston Churchill 5 marca 1946 Od Szczecina nad Bałtykiem

3 Zimna wojna Czas trwania: od 1946 do 1991 roku, Rywalizacja między dwoma supermocarstwami na płaszczyźnie wojskowej, gospodarczej, technologicznej (w tym wyścig w przestrzeń kosmiczną), Amerykanie skoncentrowali uwagę na rozbudowie broni jądrowej (wyścig zbrojeń nuklearnych, wybuch szeregu napięć w stosunkach międzynarodowych). ZAGROśENIE WYBUCHEM WOJNY ATOMOWEJ

kosmiczną), Amerykanie skoncentrowali uwagę na rozbudowie broni jądrowej (wyścig zbrojeń

4 10 października1963 Układ o Zakazie Doświadczeń z Bronią Jądrową w Atmosferze, Przestrzeni Kosmicznej i Pod Wodą" (Partial Test Ban Treaty) wzajemna kontrola

5 Jak wykryć wybuch nuklearny KONTROLA PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO 50 % promieniowanie rentgenowskie 1 % promieniowanie gamma Przenika przez materię bez zauwaŝalnego oddziaływania Stosunkowo słabe oddziaływanie z detektorami Na Ziemi nie występują silne źródła tego typu promieniowania

przez materię bez zauwaŝalnego oddziaływania Stosunkowo słabe

6 VELA velar [hiszp.]- strzec kształt dwunastościennych kostek, detektory promieniowania X i γ, wystrzelone na wysoką orbitę (1/3 odległości Ziemia - KsięŜyc). Obserwacja całej Ziemi oraz KSIĘśYCA (źródła promieniowania X oraz γ) 1958 USA planowało testy jądrowe na drugiej stronie KsięŜyca

i γ, wystrzelone na wysoką orbitę (1/3 odległości Ziemia - KsięŜyc).

7 VELA Wystrzelenie na orbitę: 17 października 1963 Pierwsze pary satelitów: moŝliwość rejestracji natęŝenia, określenie czasu błysku, Kolejne modele VELA moŝliwość określenia kierunku pochodzenia źródła ( stopni) ANALIZA DANYCH Ray Klebesadel i Roy Olson (Los Alamos National Laboratory) Odrzucenie przypadkowych wyładowań ze Słońca i kosmosu koincydencja pomiędzy rejestracjami widm. Start rakiety Atlas Agena D z satelitami VELA 1 na pokładzie

ANALIZA DANYCH Ray Klebesadel i Roy Olson (Los Alamos National Laboratory) Odrzucenie przypadkowych wyładowań ze

8 Promieniowanie zarejestrowane równocześnie przez parę satelitów VELA 4 a i b ZSSR złamało pakt?

9 Promieniowanie zarejestrowane równocześnie przez parę satelitów VELA 4 a i b Gamma Ray Burst (GRB) Widmo róŝne od otrzymanego po wybuchu bomby jądrowej.. pochodzenie kosmiczne

10 Przeszukiwanie danych z VELA pod kątem GRB Pierwsza hipoteza: GRB związane z wybuchami na Słońcu Odrzucona na podstawie częstości występowania, VELA 5 i 6 (1969) moŝliwość określenia kierunku źródła oraz jego odległości (16 błysków) Odległość > 1 mln km, Rozkład izotropowy, Odrzucenie planet i Słońca jako źródeł GRB,

(1969) moŝliwość określenia kierunku źródła oraz jego odległości (16 błysków)

11 1971 satelita IMP Interplanetary Monitoring Program (USA) OSO 7 Orbiting Solar Observatory missions (USA) KONUS - Satelita szpiegowski odpowiednik VELA (ZSSR)

12 Upublicznienie danych Czasy Zimnej Wojny, VELA, KONUS tajne misje szpiegowskie 1973 oficjalne ogłoszenie odkrycia błysków, odtajnienie części danych dotyczących obserwujących je satelitów. 16 znanych GRB o udowodnionym kosmicznym pochodzeniu Satelity KONUS, IMP, OSO 7 takŝe potwierdzają rejestrację błysków γ

danych dotyczących obserwujących je satelitów.

13 Sieć Międzyplanetarna IPN (Interplanetary Network) ZłoŜona z detektorów promieniowania γ znajdujących się na statkach kosmicznych badających Słońce i planety. Cel: lokalizacja GRB Metoda triangulacji pomocna w znalezieniu miejsca pochodzenia błysku gamma

kosmicznych badających Słońce i planety.

14 Sieć IPN: 11 satelitów Wszystkie satelity zarejestrowany najsilniejszy energetycznie i najdłuŝej trwający (kilkadziesiąt sekund) błysk γ GDZIE? mgławica N49 w Wielkim Obłoku Magellana Mgławica N49 N49 jest pozostałością po wybuchu supernowej hipoteza: błyski gamma są ściśle związane z supernowymi

energetycznie i najdłuŝej trwający (kilkadziesiąt sekund) błysk γ GDZIE?

15 Soft Gamma-Ray Repeaters Błysk z N49 róŝnił się od wcześniej obserwowanych GRB: znacznie dłuŝszy czas trwania, część promieniowania przypadała na promieniowanie X, regularna oscylacja podczas słabnięcia. W dalszych badaniach okazało się, Ŝe błyski z N49 powtarzały się co kilka lat! Rok 1979: Nowa klasa błysków g SGR Dobrze poznane; źródło: magnetary 16 zaobserwowanych GRB i ponad 100 teorii

słabnięcia. W dalszych badaniach okazało się, Ŝe błyski z N49 powtarzały się co kilka lat!

16 Compton Gamma Ray Observatory Wystrzelony: Na pokładzie znalazł się detektor promieniowania γ BATSE (Burst and Transient Source Experiment),

17 BATSE 8 detektorów promieniowania γ rozmieszczonych w rogach CGRO obserwacja całej przestrzeni kosmicznej. Samodzielna lokalizacja błysku ~ 1 stopień Rejestracja kilku GRB dziennie: czas trwania GRB: kilka sekund kilka minut, krzywe blasku: znacząco róŝniące się od siebie. BRAK POWTARZALNOŚCI W LOKALIZACJI I NATURZE BŁYSKÓW

Samodzielna lokalizacja błysku ~ 1 stopień Rejestracja kilku GRB dziennie: czas

18 Przykładowe krzywe blasku

19 Rozkład długości trwania GRB

20 Izotropowe rozmieszczenie źródeł GRB

21 BeppoSAX Wystrzelony: Pierwszy satelita specjalnie przystosowany do badania błysków γ WyposaŜony w detektory pozwalające na mierzenie pełnego spektrum promieniowania X, a takŝe urządzenie pozwalające na precyzyjną lokalizacje źródła błysku. Taka precyzja pozwala na skierowanie naziemnego teleskopu w miejsce błysku i obserwacje pozostawionych poświat

22 Pierwsza obserwacja z wykorzystaniem teleskopów naziemnych. Lokalizacja miejsca błysku (Beppo-SAX): 8 godzin, Wysłanie współrzędnych do obserwatoriów naziemnych i skierowanie w to miejsce teleskopów: 12 godzin, Zaobserwowano poświatę słabnącego obiektu gwiazdowego (fale radiowe i widzialne). Na zdjęciach pochodzących z teleskopu Hubble a doszukano się niewielkiego obłoku, który zinterpretowano jako odległą galaktykę. Początek nowej ery badań błysków γ analiza pozostawionych poświat zarówno optycznych jak i radiowych.

23 Styczeń 1999 BeppoSAX pomiar przesunięcia poświaty pozostawionej po błysku ku czerwieni. Przesunięcie to wynosiło z=1.6 (jest to odległość 10 miliardów lat świetlnych!) Wypromieniowana podczas błysku energia (oszacowana dzięki znajomości odległości) ~ energia wypromieniowana przez Słońce przez okres 5 miliardów lat! BeppoSax odkrył kilka podobnych przypadków GRB, a poświaty obserwowane były jeszcze przez kilka tygodni lub miesięcy.

24 Co wiemy teraz? krótkie promieniowanie γ pochodzące ze źródeł punktowych na niebie, częstość występowania: 2-3 dziennie, jaśniejsze od reszty nieba (w widmie γ), unikatowe krzywe blasku, wyodrebione dwa typy błysków ( krótkie i długie ), energia uwalnia podczas błysku równa się energii wypromieniowanej przez nasze Słońce w ciągu kilku milionów lat, odległość od źródła powyŝej 13*10 9 lat świetlnych (5 tys. razy dalej niŝ odległość Ziemia Galaktyka Andromedy). Nie wiemy gdzie wydarzy się kolejny błysk!

25 Pochodzenie GRB POZAGALAKTYCZNE jeszcze przed opublikowaniem wyników pochodzących z BATSE Bohdan Paczyński jako jedyny głosił iŝ błyski γ wystepuja poza naszą galaktyką Źródła GRB WCIĄś TYLKO HIPOTEZY eksplozja hipernowej, połączenie dwóch gwiazd neutronowych, tworzenie się gwiazdy kwarkowej,..

26 Obserwacja błysków GRB w świetle widzialnym PROBLEMY: błysk trwa kilka- kilkadziesiąt sekund, bardzo mała część energii emitowana jest w widzialnych długościach fali, ROZWIĄZANIE: Współpraca szybkich i precyzyjnych naziemnych teleskopów optycznych z satelitarnymi detektorami promieniowania γ.

27 The Gamma Ray Bursts Coordinates Network (GCN)

28 Robotic Optical Transient Search Experiment - ROTSE obserwacja błysku w 22 sekundy po przesłaniu lokalizacji z BeppoSAX!! Pełna analiza widma optycznego zaraz po błysku! naziemny teleskop-robot, 4 obiektywy długoogniskowe, moŝliwość szybkiej zmiany obserwowanego fragmentu nieba

29 π of the Sky Nowe podejście do obserwacji GRB: Ciągła obserwacja całego nieba Testy prototypu, Brwinów Las Campanas, Chile

30 π of the Sky ~100 km

31 Full system 2 x 16 CCD na ruchomym, paralaktycznym montaŝu, jednoczesna obserwacja duŝego obszaru nieba (2 steradiany), ciągły monitoring, analiza on-line uzyskanych danych, samodzielne wykrywanie błysków, system będzie gotowy jeszcze w tym roku.

32 Produkcja kamer

33 Prototyp

34 Prototyp system jest w pełni automatyczny i działa bez pomocy ze strony człowieka, drobne problemy naprawiane są przez system samodzielnie, przy wystąpieniu powaŝnego błędu system wysyła sms lub .

35 Prototyp strategia obserwacji podąŝa za polem widzenia satelity SWIFT bądź INTEGRAL (kolekcja zdjęć GRB w trakcie jego trwania, a takŝe przed jego wykryciem), zbiera takŝe informacje z sieci GCN (natychmiastowa reakcja).

36 Rezultaty GRB: 124 GRB obserwowane przez satelity od Wyłączona aparatura Północna półkula Podczas dnia PoniŜej horyzontu Chmury Poza polem widzenia W polu widzenia Dla GRB w polu widzenia zostały oszacowane limity jasności i wysłane do sieci GCN

37 Rezultaty Rozbłysk gwiazdy CN Leo, automatycznie znaleziony przez system. Automatyczne wykrycie gwiazdy rozbłyskowej GJ 3331 A or GJ Przykład krótkookresowej gwiazdy zmiennej obserwowanej przez π of the Sky (pojedyncza noc).

38 GW Lib - Nova V5558 Sgr Nova odkryta Flotylla satelitów

39 Projekt π of the Sky realizują wspólnie: Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, Warszawa Instytut Problemów Jądrowych, Warszawa i Świerk Instytut Fizyki Doświadczalnej UW Instytut Systemów Elektronicznych PW Wydział Fizyki PW Centrum Badań Kosmicznych PAN 5 studentów, 8 doktorantów, 3 doktorów, 3 inŝynierów, 3 profesorów. we współpracy z: prof. B. Paczyńskim (Princeton University) i dr G. Pojmańskim (Uniwersytet Warszawski, Obserwatorium Astronomiczne)

40 Dziękuję za uwagę

Podobne dokumenty

Projekt π of the Sky. Katarzyna Małek. Centrum Fizyki Teoretycznej PAN

Projekt π of the Sky. Katarzyna Małek. Centrum Fizyki Teoretycznej PAN Projekt π of the Sky Katarzyna Małek Centrum Fizyki Teoretycznej PAN Zespół π of the Sky Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, Warszawa, Instytut Problemów Jądrowych, Warszawa i Świerk, Instytut Fizyki Doświadczalnej