Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

1 Błyski gamma największe kataklizmy Wszechświata eksperyment of the Sky Grzegorz Wrochna Instytut Problemów Jądrowych im. A.Sołtana

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "1 Błyski gamma największe kataklizmy Wszechświata eksperyment of the Sky Grzegorz Wrochna Instytut Problemów Jądrowych im. A.Sołtana"— Zapis prezentacji:

1 1 Błyski gamma największe kataklizmy Wszechświata eksperyment of the Sky Grzegorz Wrochna Instytut Problemów Jądrowych im. A.Sołtana

2 2 Jan Paweł II Ta dziedzina prawdy, którą uprawiają z zawodu, z powołania, z charyzmatu, z talentu fizycy, należy także do uczestnictwa tej wielkiej, jednej prawdy, która jest z Boga. Pragnę zwrócić się także do naukowców, których poszukiwania są dla nas źródłem coraz większej wiedzy o wszechświecie jako całości, o niewiarygodnym bogactwie jego różnorodnych składników, ożywionych i nieożywionych, oraz o ich złożonych strukturach atomowych i molekularnych. Na tej drodze osiągnęli oni - zwłaszcza w obecnym stuleciu - wyniki, które nie przestają nas zdumiewać. Kieruję słowa podziwu i zachęty do tych śmiałych pionierów nauki, którym ludzkość w tak wielkiej mierze zawdzięcza swój obecny rozwój. Wiara i rozum to dwa skrzydła, na których unosi się duch ludzki w kontemplacji prawdy Europejskie Laboratorium Fizyki Cząstek CERN, Genewa

3 3 Papieska Akademia Nauk 80 najwybitniejszych naukowców świata Jan Paweł II wznowił proces Galileusza i rehabilitował go

4 4 Watykańskie Obserwatorium Astronomiczne Msza w czasie sesji naukowej w Castel Gandolfo 4

5 – Układ o zakazie prób jądrowych w przestrzeni kosmicznej Wystrzelenie satelitów VELA Stirling Colgate, Los Alamos National Laboratory wyposażone w detektory promieni orbita R= km, okres=4.5 doby zdolne wykryć wybuch jądrowy na odwrotnej stronie Księżyca 1958 – USA planują próby jądrowe na odwrotnej stronie Księżyca (dane ujawnione dopiero w 2000) 5

6 6 6

7 – VELA rejestrują błysk – VELA rejestrują błysk Ray Klebesadel i Roy Olson z Los Alamos National Laboratory porównują wydruki danych z VELA 4A i 4B Znajdują ten sam błysk widziany przez oba statki ZSRR złamało Układ? Kształt impulsu inny niż dla bomby jądrowej brak informacji o kierunku i odległości

8 – Wystrzelenie VELA 5 i 6 czasowa zdolność rozdzielcza 1/64 s możliwość określenia kierunku (~5°) i odległości – rejestracja 16 błysków 1973 – publikacja wyników odległość > milion km kierunki wykluczają Słońce i planety rozkład ~izotropowy dziennikarze węszą wojnę jądrową między kosmitami podniecenie wśród astronomów

9 9 Skale odległości w jednostkach świetlnych Ziemia – Księżyc1 s Ziemia – Słońce8 min krańce Układu Słonecznego11 h najbliższa Słońcu gwiazda4 lata średnica Galaktyki lat odległość do M312.5 mln lat widzialny Wszechświat15 mld lat 9

10 10 Pierwsze hipotezy 1974 – przegląd Rudermana wymienia kilkadziesiąt teorii Gdzie? Układ Słoneczny, Galaktyka, Wszechświat Co? gwiazdy ciągu głównego, białe karły, czarne dziury, gwiazdy neutronowe, planety, komety, ziarna pyłu, białe dziury, struny kosmiczne, wormholes, etc. Jak? energia grawitacyjna, termojądrowa, magnetyczna, kinetyczna (rotacyjna)

11 11 Supernowe Gwiazda czerpie energię z procesów termojądrowych łączenia atomów H w He. Jeśli jest >8x cięższa od Słońca, to po zużyciu H następuje łączenie cięższych pierwiastków aż do Fe. 11

12 12 Wybuch supernowej u Nagle żelazne jądro o masie ~M Słońca i promieniu ~R Ziemi w ciągu ułamka sekundy kurczy się do R~10 km tworząc gwiazdę neutronową u Zewnętrzne warstwy zapadają się i z prędkością ~c/3 odbijają się od jądra u Przeciwbieżne strumienie materii zderzają się u Wytworzona fala uderzeniowa brnie przez materię wytwarzając pierwiastki cięższe od Fe u Wreszcie odrzuca najbardziej zewnętrzne części gwiazdy

13 13 Supernowe Wyzwolona energia ~ J jest unoszona przez neutrina (~95%) i fotony (~5%) u Gwiazda staje się jaśniejsza niż cała galaktyka (miliardy gwiazd) u Po kilku tygodniach stopniowo przygasa u Barwna otoczka pozostaje widoczna przez stulecia

14 14 Galeria supernowych (X) SN 1987 SN 1572 SN w Kasjopei Krab SN 386

15 15 Gwiazdy neutronowe Obiekt o masie rzędu Słońca i R~10 km Grawitacja miażdży jądra atomowe gwiazda neutronowa = gigantyczne jądro atomowe Szybki obrót – /s Silne pole magnetyczne skupia promieniowanie w wąskim stożku Jeśli oś pola osi obrotu to stożek promieniowania omiata przestrzeń jak latarnia morska gwiazda neutronowa = pulsar

16 16 Sytuacja w 1990 Najprawdopodobniejsza hipoteza: spadek komety na gwiazdę neutronową >95% astronomów za pochodzeniem galaktycznym Ed Fenimore, Martin Rees, Donald Lamb,... <5% astronomów za pochodzeniem kosmologicznym Bohdan Paczyński,... Zakład Fenimore-Paczyński o butelkę wina Rees proponował Paczyńskiemu zakład 100:1

17 17 Wielka debata nr – Wielka debata o odległościach we Wszechświecie Czy mgławice to obiekty w naszej Galaktyce czy galaktyki, podobne do naszej? Harlow Shapley – Heber Curtis – Wielka debata nr 2 Błyski Gamma w naszej Galaktyce czy w odległym Wszechświecie Don Lamb – Bohdan Paczyński Prowadzący: Martin Rees Rees Paczyński Lamb

18 18 BATSE 1991 – wystrzelono satelitę GRO (Gamma Ray Observatory) z detektorem BATSE wykrywał ~1 błysk dziennie położenie błysków: 4-10° Miał nagrywać dane na taśmę i przesyłać lecąc nad USA W 1992 zepsuły się magnetofony NASA zbudowała stacje w Afryce i Australii Dzięki bezpośredniej transmisji teleskopy naziemne mogły natychmiast podejmować obserwacje błysków 18

19 19 Krajobraz po BATSE 2000 – z powodów politycznych NASA zdecydowała spalić satelitę pomimo nienagannej pracy aparatury i protestów naukowców

20 20 Jeśli widziałeś jeden GRB... widziałeś jeden GRB. widziałeś jeden GRB.

21 21 Błyski krótkie i długie

22 22BeppoSAX 1996 – włosko-holenderski satelita BeppoSAX szerokokątna (pole 40°) kamera rentgenowska precyzyjna (rozdzielczość 3) kamera rentgenowska monitor promieniowania

23 23 Pierwsze poświaty – obserwacja GRB w promieniach X – obserwacja, X, potem radiowa i optyczna (teleskop Keck): , z=0.835

24 24

25 25

26 26 Odległości z najdalszy – 13 mld l. św.

27 27 Nowa Supernowa SN1998bw – GRB zaobserwowany przez BeppoSAX znaleziono bardzo jasną poświatę – 14 m (wszystkie poprzednie >20 m ) widmo inne niż poprzednich GRB charakterystyczne dla SN poświata jaśniała przez 2 tygodnie, potem słabła 27

28 28 BATSE i ROTSE 4 ruchome obiektywy CANON d=10 cm sterowane sygnałem z satelity BATSE Obserwacja s po alercie BATSE Błysk optyczny 9 m ! widoczny przez lornetkę Nigdy potem nie udało się tego powtórzyć

29 29 Błysk gamma wyzwala energię >10 51 ergów = J w ciągu s Tyle samo wydzieli Słońce w ciągu swego istnienia (10 mld lat) 29

30 30 Mechanizm błysków gamma 30

31 31 Satelita Swift Wystrzelony Trzy instrumenty: BAT - detektor : 2 steradiany BAT - detektor : 2 steradiany XRT - detektor X: rozdzielczość 4 XRT - detektor X: rozdzielczość 4 UVOT – ruchomy teleskop optyczny (+ultrafiolet) UVOT – ruchomy teleskop optyczny (+ultrafiolet)

32 32 Soft Gamma Repeater Gigantyczny wybuch SGR 1806 Może krótkie GRB to superwybuchy odległych SGR? (ich słabszych wybuchów nie rejestrujemy)

33 33 Swift GRB Prekursor widoczny także w GRB B.Paczyński i P.Haensel (astro-ph/ ) interpretują prekursor jako kolaps do gwiazdy neutronowej a główny błysk jako utworzenie gwiazdy kwarkowej

34 34 Co dalej? Konieczność obserwacji optycznych w czasie i przed GRB Dotychczasowe metody mało skuteczne (1 błysk ROTSE) Zbyt długi czas reakcji wypracowanie trygera transmisja na Ziemię obrót teleskopu Nowe podejście: wykorzystanie metod fizyki cząstek projekt of the Sky: jednoczesna obserwacja całego nieba duży strumień danych analiza w czasie rzeczywistym wielostopniowy tryger

35 35 Zespół of the Sky Instytut Problemów Jądrowych u dr M.Górski, mgr inż. J.Mrowca-Ciułacz, dr K.Nawrocki, mgr M.Sokołowski, dr hab. G.Wrochna (niektóre detale do prototypu wykonał warsztat P6) Centrum Fizyki Teoretycznej PAN u dr hab. L.Mankiewicz Instytut Fizyki Doświadczalnej UW u dr M.Ćwiok, inż. H.Czyrkowski, inż. R.Dąbrowski, dr hab. W.Dominik, L.W.Piotrowski Obserwatorium Astronomiczne UW u mgr B.Pilecki, mgr D.Szczygieł Instytut Systemów Elektronicznych PW u dr A.Burd, mgr M.Grajda, dr K.Poźniak, dr hab. R.Romaniuk, G.Kasprowicz, S.Stankiewicz Uniwersystet Kard. Stefana Wyszyńskiego u K.Krupska, K.Kwiecińska We współpracy z u prof. B.Paczyńskim, Princeton i dr. G.Pojmańskim, OA UW (ASAS)

36 36 Aparatura of the Sky 2 kamery CCD 2000×2000 pikseli 2 kamery CCD 2000×2000 pikseli obiektywy Zeiss f=50mm, d=f /1.4 obiektywy Zeiss f=50mm, d=f /1.4 wspólne pole widzenia 33°×33° wspólne pole widzenia 33°×33° montaż paralaktyczny montaż paralaktyczny 5 kroków / arcsec 5 kroków / arcsec < 1 min w dowolny punkt nieba < 1 min w dowolny punkt nieba Brwinów Las Campanas Observatory, Chile

37 37 Kamery of the Sky efektywność kwantowa ~30% efektywność kwantowa ~30% szum odczytu ~15 e - szum odczytu ~15 e - ADC 16 bit × 2 MHz 2 s / klatkę ADC 16 bit × 2 MHz 2 s / klatkę USB 2.0 USB 2.0 programowalna elektronika (FPGA) programowalna elektronika (FPGA) procesor Cypress, 16 MB RAM procesor Cypress, 16 MB RAM czujniki temperatury i wilgotności czujniki temperatury i wilgotności CCD w atmosferze argonu, chłodzone 35° poniżej otoczenia CCD w atmosferze argonu, chłodzone 35° poniżej otoczenia migawka na 10 7 otwarć migawka na 10 7 otwarć silnik do ogniskowania silnik do ogniskowania

38 38 of the Sky: detektor-robot of the Sky: detektor-robot System pracuje autonomicznie według programu: śledzi pole widzenia satelity HETE śledzi pole widzenia satelity HETE samodzielnie wykrywa błyski optyczne samodzielnie wykrywa błyski optyczne wieczorem i rano skanuje całe niebo (2×20min) wieczorem i rano skanuje całe niebo (2×20min) podąża za obiektami alertów satelitarnych podąża za obiektami alertów satelitarnych Wysoka niezawodność: 2 PC, remote-reset, Wake-on-LAN, Boot-from-LAN 2 PC, remote-reset, Wake-on-LAN, Boot-from-LAN samodiagnostyka ( i SMS do Polski) samodiagnostyka ( i SMS do Polski) W ciągu 9 miesięcy pracy: ~10 nocy przestoju z powodu awarii + ~20 nocy przestoju z powodu pogody ~10 nocy przestoju z powodu awarii + ~20 nocy przestoju z powodu pogody > 200 nocy pracy, zdjęć nieba, pomiarów fotometrycznych > 200 nocy pracy, zdjęć nieba, pomiarów fotometrycznych

39 39 Algorytmy rozpoznawania błysków Rozwiązania inspirowane eksperymentami fizyki cząstek koincydencja 2 kamer koincydencja 2 kamer wielostopniowy tryger wielostopniowy tryger Pierwsza udana próba redukcji tła (kilka błysków / miesiąc) Dotychczasowe eksperymenty nie poradziły sobie z nadmiarem błysków od promieni kosmicznych, samolotów, satelitów, itp. of the Sky zaobserwował ~50 błysków o długości < 10s of the Sky zaobserwował ~50 błysków o długości < 10s Nie można wykluczyć, że to refleksy satelitarne Zaobserwowano 2 błyski >10s nieznanego pochodzenia: w czasie testów w Polsce w miejscu galaktyki LEDA w miejscu gwiazdy GSC

40 40 of the Sky: obserwacje GRB of the Sky: obserwacje GRB 49 GRB wykrytych przez satelity od , z tego: 2 - aparatura wyłączona lub chmury 2 - aparatura wyłączona lub chmury 9 - nieosiągalny (północna półkula) 9 - nieosiągalny (północna półkula) 25 - w ciągu dnia 12 - poza polem widzenia, dla 4 z nich limity GRB B, >13 m dla t > t 0 +17min (publ. GCN 2725) GRB , >11.5 m dla t > t 0 +30min (publ. GCN 2862) GRB , >12 m dla t 12 m dla t < t min (publ. GCN 2970) GRB , >11 m dla t 11 m dla t < t 0 -33min (publ. GCN 3146) 1 - w polu widzenia GRB A (publikacja GCN 2677) 1 - w polu widzenia GRB A (publikacja GCN 2677) >10 m dla t 12 m dla t = t 0 >9.5 m dla t > t 0 +7s Opublikowano w GCN limity lepsze od innych eksperymentów pierwszy limit przed i w czasie trwania GRB

41 41 Obserwacje gwiazd kataklizmicznych DataUTAparaturaJasność 06.98:43ASAS :02 of the Sky 11.0 m 11.94:44ASAS10.4 m 11.98:33 of the Sky 10.7 m 15.97:01ASAS11.1 m 15.9ogłoszenie odkrycia przez ASAS 16.98:43ASAS11.1 m 16.99:01-9:39 of the Sky 11.6 m 19.92:38-8:29 of the Sky 11.5 m Obserwacja nowej karłowatej ASAS i nowej V5115 Sgr 2005 przed odkryciem

42 42 Obserwacje gwiazd okresowych Przykład krzy- wych blasku z jednej nocy: BF Cap i V4437 Sgr to znane zmienne zaćmieniowe typu Lyrae Odkrycie Odkrycie zmienności zmienności gwiazdy gwiazdy CD CD okres ~9h okres ~9h dzień juliański

43 43 of the Sky: obserwacje meteorów of the Sky: obserwacje meteorów Wybuch bolidu zarejestrowany

44 44 Perspektywy of the Sky 2 kamery of the Sky dalej pracują na Las Campanas Przystępujemy do budowy systemu 2×16 kamer pokrywających całe niebo (Wyspy Kanaryjskie) Włączamy się do projektu obserwacji na Grenlandii i Antarktydzie w Mędzynarodowym Roku Polarnym 2007 Przygotowujemy międzynarodowy projekt (Kopenhaga, Poczdam, Warszawa,...) na budowę O(100) kamer o większym zasięgu Planujemy jednoczesne obserwacje z detektorami MAZE grb.fuw.edu.pl

45 45 Cząstka nadlatująca z kosmosu wywołuje wielki pęk cząstek wtórnych w atmosferze Projekt Rolanda Maze w Łodzi Rozmieszczone w szkołach detektory rejestrują części pęku

46 46 Projekt Rolanda Maze w Łodzi

47 47 Projekt Rolanda Maze w Łodzi ipj.u.lodz.pl tel Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana Zakład Fizyki Promieniowania Kosmicznego w Łodzi ul. Uniwersytecka 5


Pobierz ppt "1 Błyski gamma największe kataklizmy Wszechświata eksperyment of the Sky Grzegorz Wrochna Instytut Problemów Jądrowych im. A.Sołtana"

Podobne prezentacje


Reklamy Google