Jak daleko moŝemy popatrzeć z Ziemi - czyli w jaki sposób podglądać powstawianie Wszechświata? Katarzyna Małek Centrum Fizyki Teoretycznej PAN
KsięŜyc Ziemia KsięŜyc ~ 384403 km Fot. NASA 1.3 sekundy świetlnej Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 2
Słońce Słońce Ziemia Słońce ~ 150 mln km Fot. NASA 8.3 minuty świetlnej Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 3
Układ Słoneczny Promień Układu Słonecznego ~ 5.5 godziny świetlnej Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 4
Wielki wóz Fot. T. Crender, S. Kohle 88 ly Mizar 81 ly Megrez 81 ly Alioth 124 ly Dubhe 79.4 ly Merak Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 5 101 ly Benatnash 83 ly Phekida
Droga Mleczna średnica ~ 100 000 ly Fot. Pi of the Sky NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech) Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 6
Galaktyka Andromedy największa i najjaśniejsza galaktyka nieba północnego widoczna przez małe lornetki Odległość od Ziemi 2.52 mln ly Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 7
Wszechświat ~14 mld ly Fot. HubbleSite Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 8
Mrugające światła kosmosu Aparatura programu Pi of the Sky umieszczona w obserwatorium Las Campanas w Chile zarejestrowała najjaśniejszy rozbłysk optyczny dobiegający do nas z głębin wszechświata. Krzysztof Urbański Rzeczpospolita 11-09-2008 Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 9
19 marca 2008, 7:12 czasu polskiego GRB080319B Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 10
GRB080319B Polski prototyp Pi of the Sky (Chile) jako pierwszy rejestruje sygnał optyczny stowarzyszony z tym błyskiem VLT (Chile) wyznacza przesunięcie ku czerwieni i odległość z=0.937 7.5 mld ly Kolejne tygodnie obserwacja widma przez dziesiątki instrumentów naziemnych Najjaśniejszy zaobserwowany przez człowieka rozbłysk Pierwsza tak dokładna analiza GRB modyfikacja istniejących teorii! Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 11
Gamma Ray Burst Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 12
Odkrycie 1963 - podpisanie traktatu o zakazie prób jądrowych 1963 - wystrzelenie pierwszej pary satelitów Vela wyposaŝonych w detektory gamma 1969 - rozpoczęcie analizy danych, poszukiwanie koincydencji rejestracja z 02.02.1967 - bez sygnatur wybuchu bomby jądrowej 1973 - publikacja 16 przypadków GAMMA RAY BURST Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 13
Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 14
Pierwsze statystyki 1991 wystrzelenie Compton Gamma Ray Observatory z detektorem promieniowania gamma BATSE lokalizacja błysku ~ 1 stopień rejestracja kilku GRB dziennie: czas trwania GRB: kilka sekund kilka minut krzywe blasku: znacząco róŝniące się od siebie http://www.batse.msfc.nasa.gov/batse/grb/ BRAK INFORMACJI O ODLEGŁOŚCIACH! BRAK POWTARZALNOŚCI Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 15 W LOKALIZACJI I NATURZE BŁYSKÓW
Wyznaczenie odległości 1996 wystrzelenie BeppoSAX wysoka precyzja wyznaczenia kierunku błysku (3 ) współpraca z obserwatoriami naziemnymi 28.02.1997 pierwsza obserwacja z wykorzystaniem teleskopów naziemnych GRB970528 - wyznaczenie przesunięcia ku czerwieni z=0.86 6.9 mld ly GRB971214 z=3.43 11.3 mld ly POCHODZENIE POZAGALAKTYCZNE!! Początek nowej ery badań błysków γ analiza pozostawionych poświat zarówno optycznych jak i radiowych. Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 16
Co wiemy teraz krótkie (ułamki sekund do kilkuset sekund) promieniowanie γ pochodzące ze źródeł punktowych na niebie BATSE częstość występowania: 2-3 dziennie, unikatowe krzywe blasku, dwa typy błysków ( krótkie i długie ) jaśniejsze od reszty nieba (w widmie γ) Przesunięcie ku czerwieni odległość od źródła powyŝej 13*10 9 lat świetlnych (5 tys. razy dalej niŝ odległość Ziemia Galaktyka Andromedy) Najbardziej energetyczne zjawiska we wszechświecie wyodrębnione energia uwalniana podczas błysku równa się energii wypromieniowanej przez nasze Słońce w ciągu kilku milionów lat Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 17
.. a co jest jeszcze tajemnicą? Nie wiemy co jest źródłem błysków. Główne hipotezy: Kolaps ( długie ) - zapadanie masywnej gwiazdy do gwiazdy neutronowej, a następnie do czarnej dziury Merger ( krótkie ) zderzenie dwóch gwiazd neutronowych w układzie podwójnym, efekt końcowy - czarna dziura Nie wiemy gdzie zdarzy się kolejny błysk Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 18
Sposoby obserwacji GRB wykrywane jedynie poprzez satelity (bariera atmosferyczna) Poświaty optyczne satelity + instrumenty naziemne (sieć GCN). GŁÓWNE PYTANIE: Czy błysk optyczny jest równoczesny, czy teŝ przesunięty w czasie w stosunku do promieniowania γ? PROBLEM Z ODPOWIEDZIĄ spowodowany długim czasem reakcji instrumentów naziemnych (w stosunku do GRB) Pi of the Sky Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 19
Pi of the Sky Detektor Pi of the Sky Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 20
Projekt Pi 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 Akademia Pedagogiczna Kraków we współpracy z: prof. B. Paczyńskim (Princeton University) i dr G. Pojmańskim (Uniwersytet Warszawski, Obserwatorium Astronomiczne) Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 21
Cel projektu Eliminacja czasu martwego podczas obserwacji błysków optycznych stowarzyszonych z GRB oraz badanie obiektów astrofizycznych o szybkiej zmienności (1 s 1 rok): wybuchy gwiazd supernowych, wybuchy gwiazd nowych, obserwacja gwiazd zmiennych, wszelkie zjawiska optyczne o krótko czasowej skali zmienności. Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 22
Innowacyjna metoda obserwacji poświat optycznych stowarzyszonych z GRB Ciągły monitoring duŝego obszaru nieba Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 23
Pipeline REDUKCJA FOTOMETRIA lista gwiazd: (ccdx, ccdy), magnitudo ASTROMETRIA (ccdx, ccdy) (ra, dec) KATALOGOWANIE normalizacja jasności Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 24
Pełna wersja detektora ~100 km PARALAKSA eliminacja błysków od bliskich, poruszających się obiektów. Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 25
Prototyp 2 CDD, 2k x 2k pikseli montaŝ paralaktyczny migawka 10 7 cykli kamery pracują w koincydencji FoV 20 x20 rozdzielczość kątowa 36, rozdzielczość czasowa 10s, chłodzone ogniwem Peltiera, zasięg: 11 magnitudo (10s), ~13 magnitudo (20 klatek). Las Campanas Observatory, Chile VI.2004 Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 26
Prototyp strategia obserwacji śledzenie SWIFT oraz automatyczna reakcja na alerty GCN, dwukrotny skan całego nieba, moŝliwość sterowania przez Internet, katalogowanie danych na bieŝąco, udostępnianie ich przez WWW. Analiza danych On-line poszukiwanie błysków GRB na pojedynczych klatkach i na sumach, Off-line (działające na danych po skatalogowaniu do bazy): algorytm do wyszukiwania gwiazd nowych, poszukiwanie rozbłysków i pojaśnień, Monitoring ciekawych obiektów Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 27
Noc 18/19 marca 2008 r 5:42 UT - Pi of the Sky rozpoczyna obserwacje GRB080319A 6:12:47 UT Pi rozpoczyna 10s naświetlanie pierwszego zdjęcia, na którym się pojawia się GRB080319B. Algorytm rozpoznawania błysków wykrywa go automatycznie. 6:12:49 UT - Swift rejestruje prom. γ (T0) 6:12:51 UT - RAPTOR rozpoczyna obserwacje 6:13:05 UT - TORTORA filmuje sam szczyt rozbłysku 6:13:06 UT - alert z GCN o zarejestrowanym GRB 6:13:40 UT - UVOT zaczyna zbierać dane 7:13 UT VLT (Chile) mierzy zesunięcie ku czerwieni (potwierdzona przez Hobby-Eberly Telescope, Teksas) Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 28
GRB080319B Najjaśniejszy optycznie zaobserwowany GRB! Widoczny gołym okiem przez 40 s! Bardzo jasny w promieniowaniu γ Czas trwania (γ) 57 s Najjaśniejszy GRB w promieniowaniu X Odległość z=0.937 7.5 mld ly Najjaśniejszy obserwowany obiekt w kosmosie - 2.5 10 6 jaśniejszy niŝ poprzedni rekordzista SN 2005ap Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 29
Model mechanizmu powstawania GRB Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 30
Pełna krzywa blasku Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 31
Nowy model mechanizmu powstawania GRB arxiv:0805.1557v1 [astro-ph] Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 32
a Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 33
Narodziny czarnej dziury Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 34
Dziękuję za uwagę http://grb.fuw.edu.pl Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 35
http://f64.nsstc.nasa.gov/batse/grb/lightcurve/ Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 36
Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 37
Przykłady tła Festiwal Nauki 27.09.2008 "Jak daleko.." K. Małek 38