Fale grawitacyjne i błysk światła kilonowej - polski udział w odkryciu

W tym tygodniu ogłoszono odkrycie fal grawitacyjnych od zderzenia gwiazd neutronowych i jednoczesną detekcję fal elektromagnetycznych (światła) od tego zdarzenia. Jaki był polski udział w odkryciu i obserwacjach?

Ponad 3600 naukowców z różnych krajów, wymienionych jako autorzy jednej z publikacji dotyczących odkrycia i dziesiątki kolejnych osób w pozostałych publikacjach związanych z tematem. Około 70 teleskopów na całym świecie prowadzących obserwacje. To świadczy o globalnej skali współpracy przy pierwszym w historii jednoczesnym wykryciu fal grawitacyjnych i fal elektromagnetycznych (światła) od zderzenia dwóch gwiazd neutronowych (GW170817) oraz obserwacji towarzyszącej zjawisku kilonowej.

Udział w obserwacjach ma kilka polskich grup badawczych. W publikacjach naukowych dotyczących fal grawitacyjnych i kampanii obserwacyjnej na falach elektromagnetycznych (np. promieniowanie gamma, czy światło) łącznie znajdziemy 49 autorów z Polski plus kilku obcokrajowców pracujących w polskich instytutach.

Źródło: Wikipedia.

Virgo-POLGRAW

W ramach międzynarodowego projektu LIGO-Virgo działa polska grupa Virgo-POLGRAW. W jej skład wchodzą naukowcy z następujących instytucji:

  • Instytut Matematyczny PAN
  • Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika PAN
  • Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego
  • Instytut Astronomii im. Profesora Janusza Gila, Uniwersytet Zielonogórski
  • Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku
  • Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ)
  • Centrum Astronomii UMK, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu
  • Instytut Fizyki Teoretycznej, Uniwersytet Wrocławski
  • Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego (OA UJ)

Detektory LIGO wykryły 17 sierpnia 2017 r. fale grawitacyjne od źródła GW170817, a dane z detektora Virgo pozwoliły na uściślenie obszaru na niebie, z którego nadszedł sygnał.

Źródło: NASA.

Fermi i INTEGRAL

Około dwie sekundy po końcu sygnału "ćwierku" rejestrowanego podczas detekcji fal grawitacyjnych przez LIGO, kosmiczne obserwatoria Fermi i INTEGRAL (jedno z NASA, drugie z Europejskiej Agencji Kosmicznej) zarejestrowały krótki rozbłysk gamma z tego samego obszaru na niebie.

Fermi-GRB zaobserwował krótki rozbłysk gamma po 1,7 sekundy od końca rejestracji przez LIGO fal grawitacyjnych od zderzenia gwiazd neutronowych. Wiadomość o lokalizacji źródła została upubliczniona 16 sekund po detekcji. 27 minut później LIGO-Virgo powiadomiła o zarejestrowaniu fal grawitacyjnych. Około godziny później INTEGRAL potwierdził niezależnie detekcję rozbłysku.

Główny teleskop na pokładzie obserwatorium Fermi to Large Area Telescope (LAT) pokrywający szeroki zakres fal elektromagentycznych od 20 MeV do ponad 300 Gev. LAT monitoruje całe niebo i dokonuje systematycznego przeglądu co 3 godziny. W konsorcjum naukowym LAT znajduje się Obserwatorium Astronomiczne UJ w Krakowie.

Źródło: Wikipedia.

H.E.S.S.

Obserwatorium promieniowania gamma H.E.S.S. działa w Namibii. Polska jest aktywnym członkiem tego projektu poprzez następujące instytucje: CAMK PAN, Obserwatorium Astronomiczne UW, Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Obserwatorium Astronomiczne UJ, Centrum Astronomii UMK. Obserwatorium H.E.S.S. było pierwszym naziemnym obserwatorium, które podjęło obserwacje miejsca detekcji GW170817. Już w 5,3 godziny po rejestracji sygnału fal grawitacyjnych przez LIGO, wszystkie teleskopy H.E.S.S. przeprowadziły obserwacje obszaru możliwej lokalizacji błysku. Łącznie obserwacje trwały 3,5 h w trakcie pięciu nocy od 17 do 23 sierpnia 2017 r. Nie stwierdzono emisji promieniowania gamma o energii powyżej 500 GeV.

Źródło: ESO/B. Tafreshi (twanight.org)

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO)

Polska jest członkiem Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), które przeprowadziło wielką kampanie obserwacyjną w poszukiwaniu odpowiednika dla źródła fal grawitacyjnych w wielu zakresach długości fali elektromagnetycznej, a potem przez kolejne tygodnie teleskopy ESO śledziły ewolucję obiektu. Brały w tym udział takie teleskopy, jak Bardzo Duży Teleskop (VLT), teleskop VST, teleskop NTT, a także sieć radioteleskopów ALMA.

Źródło: Y. Beletsky (LCO)/ESO.

ePESSTO

Grupa astronomów z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego działa w ramach międzynarodowego projektu ePESSTO, który prowadził obserwacje światła widzialnego i kilonowej teleskopem NTT w Europejskim Obserwatorium Południowym (ESO) w Chile.

Źródło: Wikipedia

SALT

Astronomowie z Uniwersytetu Warszawskiego prowadzili również obserwacje optyczne GW170817 teleskopem SALT. Warto dodać, że Polska jest udziałowcem teleskopu SALT.

Źródło: Uniwersytet Warszawski

Pi of the Sky

Pi of the Sky to polski projekt, którego celem są poszukiwania błysków optycznych towarzyszących rozbłyskom gamma. Prowadzony jest przez Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, Narodowe Centrum Badań Jądrowych PAN i Centrum Fizyki Teoretycznej PAN. Robotyczny teleskop należący do projektu, umieszczony w Hiszpanii, był jednym z pierwszych, które rozpoczęły poszukiwanie emisji optycznej towarzyszącej zjawisku GW170817. W polu widzenia teleskopu znajdowała się ponad połowa obszaru na niebie, który został wskazany wstępnie przez LIGO jako lokalizacja źródła fal grawitacyjnych. Graniczna wielkość gwiazdowa dla teleskopu to 12 magnitudo - w tym zakresie nie wykryto żadnego nowego obiektu na niebie. Ostatecznie lokalizacja źródła okazała się mieć pozycję poza polem widzenia teleskopu.

Źródło: Wikipedia.

HAWC

HAWC to obserwatorium promieniowania gamma w Meksyku, w którego obserwacjach biorą udział naukowcy z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie. Źródło GW170817 znalazło się w polu widzenia HAWC około 9 godzin po detekcji fal grawitacyjnych. Obserwacje prowadzono przez ponad 2 godziny, ale niestety źródło było na skraju pola widzenia. Nie udało sie zarejestrować promieniowania gamma, ale wynik, mimo iż negatywny, pozwolił na wyznaczenie górnej granicy dla strumienia fotonów gamma, które mogły dotrzeć do Ziemi od źródła GW170817.

Źródło: Wikipedia.

Obserwatorium Pierre Auger

Obserwatorium to położone jest w Argentynie. Z polskich placówek w projekcie tym biorą udział Instytut Fizyki Jądrowej PAN i Uniwersytet Łódzki. Celem obserwatorium są badania promieniowania kosmicznego w zakresie ultra wysokich energii (powyżej 1018 eV). Źródło GW170817 znajdowało się tuż pod horyzontem obserwatorium, możliwa więc była detekcja neutrin taonowych. Nie zaobserwowano takich neutrin, co pozwoliło ustalić górne ograniczenie na ich liczbę, zgodne z przewidywaniami.

Przejdź do poszerzonej wersji tego tekstu, w której zamieściliśmy dodatkowo odnośniki do publikacji naukowych opisujących odkrycie oraz listę polskich naukowców i instytutów naukowych zawartych w tych publikacjach.

Konferencja prasowa Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) w dniu 16.10.2017 r. w Garching koło Monachium. Na środku można dostrzec polską flagę. Źródło: ESO.

Więcej informacji: