Astronomia w dziedzinie czasu
Astronomia w dziedzinie czasu – dział astronomii, zajmujący się badaniem zmienności ciał niebieskich w czasie. Termin ten odnosi się obecnie zwłaszcza do zmiennych obiektów spoza Układu Słonecznego. Zmienność może być spowodowana ruchem lub fizycznymi zmianami samego obiektu[1]. Typowymi obiektami zainteresowania są supernowe, gwiazdy pulsujące, gwiazdy nowe, rozbłyskowe, blazary i aktywne jądra galaktyk[1]. Optyczne przeglądy nieba w dziedzinie czasu obejmują projekty, jak OGLE, HAT-South, PanSTARRS, SkyMapper, ASAS, WASP, CRTS oraz w niedalekiej przyszłości LSST w obserwatorium Vera C. Rubin[2].
Przedmiot badań
[edytuj | edytuj kod]Astronomia w dziedzinie czasu zajmuje się badaniem przejściowych zdarzeń astronomicznych, jak również różnych typów gwiazd zmiennych, w tym gwiazd okresowych, quasi-okresowych oraz wykazujących nieregularny lub zmieniający się charakter zmienności. Pozostałe zmienne obiekty niebieskie to m.in. planetoidy, gwiazdy o dużym ruchu własnym, tranzyty planetarne oraz komety[3].
Zdarzenia/zjawiska przejściowe to obiekty lub zjawiska astronomiczne, których czas trwania obejmuje od milisekund do dni, tygodni, a nawet lat – w odróżnieniu od skali czasu milionów lub miliardów lat, podczas których ewoluowały galaktyki i gwiazdy we wszechświecie[4]. Termin zjawisk przejściowych używany jest głównie w kontekście jednorazowych lub krótkotrwałych i rozseparowanych w czasie zdarzeń, takich jak supernowe, wybuchy nowych, nowych karłowatych, rozbłyski gamma i pływowe rozerwania gwiazd i obłoków w centrach galaktyk, a także zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego[5].
Astronomia w dziedzinie czasu obejmuje również długoterminowe badania gwiazd zmiennych i ich zmian w skali od minut do dziesięcioleci[6]. Badana zmienność może być pochodzenia własnego, jak w przypadku gwiazd pulsujących, okresowych lub półregularnych, młodych obiektów gwiazdowych, układów kataklizmicznych, czy asterosejsmologii; lub zewnętrznego, wynikającego z zaćmień (w gwiazdach podwójnych, tranzytach planetarnych), rotacji gwiazd (w pulsarach, gwiazdach zaplamionych) lub z mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Współczesne przeglądy astronomiczne w dziedzinie czasu często wykorzystują teleskopy zrobotyzowane oraz automatyczną klasyfikację zdarzeń przejściowych wraz z szybkim powiadamianiem zainteresowanych osób[6]. Komparatory błyskowe są od dawna używane do wykrywania różnic między dwiema płytami fotograficznymi, a odejmowanie obrazu stało się dominującą techniką, gdy fotografia cyfrowa ułatwiła normalizację par obrazów[7]. Ze względu na wymagane duże pole widzenia teleskopów, praca w dziedzinie czasu wiąże się z przechowywaniem i przesyłaniem ogromnej ilości danych[6].
Znaczenie astronomii w dziedzinie czasu zostało docenione w 2018 r. przez Niemieckie Towarzystwo Astronomiczne, które przyznało Medal Karla Schwarzschilda prof. Andrzejowi Udalskiemu „za pionierski wkład [..] w rozwój nowej dziedziny badań astrofizycznych time domain astronomy, badającej zmienność jasności i innych parametrów obiektów Wszechświata w różnych skalach czasowych”[8]. Nagroda Dana Davida w 2017 roku została również przyznana trzem czołowym badaczom w dziedzinie astronomii w dziedzinie czasu, byli nimi: Neil Gehrels (Swift Gamma-Ray Burst Mission)[9], Shrinivas Kulkarni (Palomar Transient Factory)[10], Andrzej Udalski (Eksperyment optycznego soczewkowania grawitacyjnego/OGLE)[11].
Historia
[edytuj | edytuj kod]Przed wynalezieniem teleskopów przejściowe zdarzenia, które były widoczne gołym okiem, były bardzo rzadkie, a między nimi mijały setki lat. Jednak takie wydarzenia zostały odnotowane już w starożytności, takie jak supernowa w roku 1054 obserwowana przez chińskich, japońskich i arabskich astronomów oraz wydarzenie w roku 1572 znane jako „supernowa Tychona” po Tycho Brahe, który badał ją aż wygasła po dwóch latach[4]. Mimo że teleskopy umożliwiały obserwację bardziej odległych obiektów, ich małe pola widzenia – zwykle mniejsze niż 1 stopień kwadratowy – oznaczały, że szanse spojrzenia we właściwe miejsce we właściwym czasie były niewielkie[4].
Obserwacje zmienności nieba znacznie się rozwinęły dopiero, gdy duże detektory CCD zaczęły być dostępne dla społeczności astronomicznej. Gdy w latach 90. XX wieku wprowadzono do użytku teleskopy z większymi polami widzenia i większymi detektorami, zainicjowano pierwsze masowe i regularne obserwacje przeglądowe – zapoczątkowane przez badania z użyciem mikrosoczewkowania grawitacyjnego, takie jak Optical Gravitational Lensing Experiment i Projekt MACHO. Wysiłki te, oprócz odkrycia samych zdarzeń mikrosoczewkowania, zaowocowały rzędy wielkości większą liczbą odkrytych gwiazd zmiennych znanych ludzkości[12][13]. Kolejne, dedykowane przeglądy nieba, takie jak Palomar Transient Factory, misja kosmiczna Gaia i LSST, skupiły się na rozszerzeniu zasięgu monitorowania nieba o słabsze obiekty, wzbogaciły obserwacje o więcej filtrów optycznych lub dały precyzyjniejsze możliwości pomiaru położenia i ruchu własnego[14].
Zdolność nowoczesnych przyrządów do obserwacji na długościach fal niewidocznych dla ludzkiego oka (fale radiowe, podczerwień, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie) zwiększa ilość informacji, które można uzyskać, gdy badane są stany nieustalone[2].
W radioastronomii LOFAR poszukuje transjentów radiowych. Badania radiowe w dziedzinie czasu od dawna obejmują pulsary i scyntylację. Projekty mające na celu poszukiwanie zjawisk przejściowych w dziedzinie X i gamma obejmują Cherenkov Telescope Array, eROSITA, AGILE, Fermi, HAWC, INTEGRAL, MAXI, Swift Gamma-Ray Burst Mission i Space Variable Objects Monitor[2].
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ a b Laurent Eyer, Nami Mowlavi, Variable stars across the observational HR diagram, „Journal of Physics: Conference Series”, 118, 2008, s. 012010, DOI: 10.1088/1742-6596/118/1/012010, ISSN 1742-6596 [dostęp 2022-02-04].
- ↑ a b c S. George Djorgovski i inni, Sky Surveys, Terry D. Oswalt, Howard E. Bond (red.), Dordrecht: Springer Netherlands, 2013, s. 223–281, DOI: 10.1007/978-94-007-5618-2_5, ISBN 978-94-007-5617-5 [dostęp 2022-02-05] (ang.).
- ↑ Leanne Guy, LSST Alert Streams & Solar System Science [online], LSST Solar System Science Collaboration [dostęp 2022-02-05] (ang.).
- ↑ a b c Wykład prof. Carolin Crawford, 2014, “The Transient Universe”.
- ↑ „Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium”. DOI: 10.1017/S1743921312000129. Bibcode: 2012IAUS..285....9S.
- ↑ a b c LSST Alerts: Key Numbers [online], dmtn-102.lsst.io [dostęp 2022-02-04].
- ↑ Brian Schmidt, Optical Transient Surveys, „Proceedings of the International Astronomical Union”, 7 (S285), 2011, s. 9–10, DOI: 10.1017/S1743921312000129, ISSN 1743-9213 [dostęp 2022-02-04] (ang.).
- ↑ Notka prasowa Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej.
- ↑ Neil Gehrels [online], Dan David Prize 2017, 17 sierpnia 2021 [dostęp 2022-02-06] (ang.).
- ↑ Shrinivas Kulkarni [online], Dan David Prize 2017, 17 sierpnia 2021 [dostęp 2022-02-06] (ang.).
- ↑ Andrzej Udalski [online], Dan David Prize 2017, 17 sierpnia 2021 [dostęp 2022-02-06] (ang.).
- ↑ 68 000 gwiazd zmiennych w Ogłokach Magellana: K. Żebruń et al. (2001) Acta Astronomica, Vol. 51 (2001), No. 4.
- ↑ 200 000 gwiazd zmiennych w kierunku centrum Galaktyki, P. Woźniak et al. (2002) Acta Astronomica, Vol. 52 (2002), No. 2.
- ↑ L. Eyer i inni, The Impact of Gaia and LSST on Binaries and Exoplanets, „Proceedings of the International Astronomical Union”, 7 (S282), 2011, s. 33–40, DOI: 10.1017/S1743921311026822, ISSN 1743-9213 [dostęp 2022-02-05] (ang.).