REKLAMA


 

REKLAMA


 

Panorama nocnego nieba nad obserwatorium ESO na górze Paranal. Na niebie widoczny jest łuk Drogi Mlecznej, wschodzący Księżyc oraz światło zodiakalne. Kopuły czterech teleskopów tworzących Very Large Telescope znajdują się z lewej strony zdjęcia. W jednym z tych teleskopów zamontowany jest multispektrograf VIMOS, którym prowadzono obserwacje projektu VIPERS. Panorama nocnego nieba nad obserwatorium ESO na górze Paranal. Na niebie widoczny jest łuk Drogi Mlecznej, wschodzący Księżyc oraz światło zodiakalne. Kopuły czterech teleskopów tworzących Very Large Telescope znajdują się z lewej strony zdjęcia. W jednym z tych teleskopów zamontowany jest multispektrograf VIMOS, którym prowadzono obserwacje projektu VIPERS. ESO/H.H. Heyer

Kartografia jest dziedziną nauki określającą zasady tworzenia map, a także zgłębiającą możliwości wykorzystania ich treści. Ta definicja – choć w tym wypadku nie dotyczy Ziemi – idealnie odwzorowuje pracę zespołu VIPERS, w którego skład wchodzą również polscy astronomowie.

Malek_Katarzyna

Autorami tekstu są

dr Katarzyna Małek

Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Dr Katarzyna Małek jest astrofizykiem, pracuje w NCBJ. Zajmuje się zagadnieniami klasyfikacji, modelowaniem widm oraz badaniem ewolucji galaktyk.

 

Siudek_Malgorzata

dr Małgorzata Siudek
Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, Warszawa
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Dr Małgorzata Siudek jest astrofizykiem, niedawno obroniła doktorat na temat ewolucji czerwonych pasywnych galaktyk na podstawie danych pochodzących ze spektroskopowego przeglądu VIPERS.

 

Krywult_Janusz

dr Janusz Krywult
Uniwersytet im. Jana Kochanowskiego, Kielce
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Dr Janusz Krywult jest astrofizykiem, pracuje na Wydziale Matematyczno- -Przyrodniczym UJK. Bada kształty i ewolucję właściwości galaktyk różnych typów.

 

Pollo_Agnieszka

dr hab. Agnieszka Pollo
Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk, Uniwersytete Jagielloński
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Dr hab. Agnieszka Pollo jest kosmologiem obserwacyjnym. Pracuje na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ oraz w NCBJ. Zajmuje się badaniami grupowania i ewolucji galaktyk. Redaktorka działu Nauki ścisłe magazynu PAN „Academia”.

 


 

Dzięki wielkim przeglądom całego nieba nasz bliski, lokalny Wszechświat – czyli kosmos odległy od nas, bagatela, o jakiś 1 czy 2 miliardy lat świetlnych – znamy już całkiem nieźle. Wiemy, że wypełniają go galaktyki o różnych właściwościach. Od olbrzymów, drzemiących w centrach gromad galaktyk, po karzełki liczące sobie ledwie kilka tysięcy gwiazd. Od czerwonych, wypalonych galaktyk eliptycznych wypełnionych starymi gwiazdami po niebieskawe wciąż aktywnie produkujące młode gwiazdy galaktyki spiralne i nieregularne. Te wszystkie typy tworzą skomplikowaną kosmiczną sieć, przypominającą w wielkiej skali gigantyczną gąbkę, w której pojedyncze galaktyki to zaledwie punkciki.

 

Jedno z wielkich pytań współczesnej astronomii brzmi: kiedy uformowała się ta cała struktura? Kiedy czerwone martwe dziś galaktyki przestały tworzyć nowe gwiazdy, jak powstawały różne typy galaktyk i jaką rolę w historii ich życia odgrywało ich położenie w kosmicznej sieci? Żeby to zrozumieć, potrzebujemy przeglądów galaktyk nie tylko lokalnych, lecz także sięgających możliwie daleko w przeszłość. A to, nawet przy ogromnym postępie technologicznym ostatnich dekad, wciąż nie jest łatwe zadanie.

 

Wszechświat w 3D

 

Zespół VIPERS (VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey, czyli Publiczny Pozagalaktyczny Przegląd Przesunięć ku Czerwieni przeprowadzony na multispektrografie VIMOS) stworzył trójwymiarową mapę Wszechświata, która przybliża nas do odpowiedzi na to pytanie. Obejmuje ona obserwacje prawie 100 000 galaktyk odległych od nas aż o około 8 mld lat. Obserwacje i pomiary zajęły kilkudziesięcioosobowemu zespołowi astronomów aż osiem lat. Jest to jak dotąd największy projekt Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Do pomiarów został wykorzystany multispektrograf VIMOS zamontowany na Melipalu – jednym z czterech 8,2-metrowych teleskopów VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) w Chile. Ten jeden z największych naziemnych teleskopów posłużył do wyznaczenia przesunięć ku czerwieni (czyli w przybliżeniu – odległości) galaktyk oraz zarejestrowania ich „linii papilarnych”, czyli widm. Dzięki temu VIPERS stworzył największą trójwymiarową mapę Wszechświata w połowie okresu jego istnienia, umożliwiając równocześnie poznanie właściwości fizycznych tych odległych galaktyk. Pełna mapa oraz zebrane dane pomiarowe są od niedawna publicznie dostępne na stronie projektu.

 

Mapa opracowana przez zespół VIPERS pokazuje, jak galaktyki były rozłożone we Wszechświecie dwa razy młodszym niż dziś. I Wszechświat ten jest... zaskakująco podobny do dzisiejszego. Na mapie VIPERS-a widać wyraźnie potężne struktury: wielkie metropolie, zajmowane przez stare, czerwone galaktyki bez oznak aktywności gwiazdotwórczej, a także mniej zagęszczone obszary, w których dominują młodsze, aktywne gwiazdotwórczo, niebieskie galaktyki. Obszary te połączone są „autostradami” zwanymi filamentami i ograniczone kosmicznymi ścianami – największymi znanymi strukturami we Wszechświecie. Mapa przedstawia też ogromne pustynie, tzw. pustki kosmiczne, w których wnętrzach znajduje się zaledwie po kilka, kilkanaście galaktyk.

 

  • Dwa „plasterki” kosmosu sprzed 5 do 8 mld lat, widziane przez projekt VIPERS. Jasne punkciki – galaktyki – już wtedy układały się w skomplikowaną strukturę strug, ścian i pustek. Fot. VIPERS

 

Dokładniejsze pomiary zaobserwowanych struktur pozwalają nie tylko na zobrazowanie rozmieszczenia galaktyk we Wszechświecie, ale również na lepsze poznanie natury ciemnej materii, odpowiedzialnej za grupowanie się „normalnej” materii barionowej i ciemnej energii – wciąż tajemniczej siły powodującej coraz szybszą ekspansję Wszechświata.

 

Opracowanie tak ogromnych danych wymaga wielu lat mrówczej pracy i ogromnej wiedzy z różnych dziedzin astronomii. Dlatego dziś nikt już nie może sobie pozwolić na prowadzenie takich badań jednoosobowo. Nad danymi VIPERS pracowało w sumie kilkadziesiąt osób z różnych krajów. Polscy badacze stanowią trzeci co do liczebności – po włoskim i francuskim – narodowy zespół VIPERS. Specjalizują się w badaniach statystycznych własności struktury wielkoskalowej Wszechświata, ewolucji galaktyk, a także rozwijają metody uczenia maszynowego w zastosowaniu do tych olbrzymich zbiorów danych.

 

A może jednak przewodnik historyczny?

 

Na podstawie szczegółowej analizy widma każdej galaktyki naukowcy wchodzący w skład zespołu VIPERS zbadali aktywności gwiazdotwórcze oraz określili typy obserwowanych galaktyk. Okazało się, że 7 mld lat od powstania naszego Wszechświata masywne, eliptyczne, wypełnione starymi gwiazdami galaktyki były już uformowane. Oznacza to, że dzisiejszy podział na aktywne gwiazdotwórczo niebieskie galaktyki oraz „martwe” galaktyki czerwone istniał już znacznie wcześniej niż w połowie życia Wszechświata. Te informacje pozwoliły astronomom na analizę ewolucji różnych typów galaktyk, a także na badania, jak różne typy galaktyk budowały swoją masę gwiazdową i stawały się coraz jaśniejsze. Wykorzystując algorytmy uczenia maszynowego, członkowie zespołu VIPERS wyodrębnili w sumie 12 klas galaktyk ewoluujących na przełomie 4 mld lat (najodleglejsze zaobserwowane w przeglądzie galaktyki znajdują się około 9 mld lat od nas, a najbliższe – 5). Dzięki tej analizie wiemy, że prosty, często stosowany podział na galaktyki czerwone, niebieskie i tzw. galaktyki przejściowe – zielone nie wystarcza.

 

  • Powiększony fragment obrazu otrzymany spektrografem VIMOS. Pionowe paski to widma galaktyk. Jasne poziome kreski przedstawiają linie emisyjne, a ciemne – linie absorpcyjne. Cechy tych linii pozwalają nam badać właściwości galaktyk, a ich przesunięcie mówi nam, jak daleko od nas się znajdują. Fot. VIPERS

 

Astronomowie kartografowie zbadali, jak właściwości galaktyk zmieniają się w zależności od ich kształtów, otoczenia, kolorów czy natężenia linii widmowych. Dane te, w porównaniu z obserwacjami galaktyk w dzisiejszym, lokalnym Wszechświecie, stanowią kopalnię wiedzy na temat ewolucji galaktyk. Zmiany właściwości galaktyk obserwowane na przestrzeni 8 mld lat posłużą w przyszłości jako testy modeli kosmologicznych czy baza nowych symulacji.

 

Katarzyna Małek, Małgorzata Siudek, Janusz Krywult, Agnieszka Pollo

 

 

Chcesz wiedzieć więcej?

Krywult J., Tasca L.A.M., Pollo A., et al. 2017, The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). The coevolution of galaxy morphology and colour to z 1; Astronomy & Astrophysics 598, A120
Siudek M., Małek K., Scodeggio M. 2017, The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). Star formation history of passive red galaxies; Astronomy & Astrophysics 597, A107
Małek K., Solarz A., Pollo A. 2013, The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). A support vector machine classification of galaxies; Astronomy & Astrophysics 557, A16


© Academia nr 4 (52) 2017

 

 

 

 

 

 

 

Cały numer

 


 

 

 

 

 

 

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geografia geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria inżynieria materiałowa język językoznawstwo kardiochirurgia klimatologia kobieta w nauce komentarz komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura literaturoznawstwo matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia na czasie nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 oceanografia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt punktoza Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl