Astrofizycy z całej Europy opracowują zaawansowane technologicznie narzędzia do badania wszechświata
Naukowcy z 26 organizacji i przedsiębiorstw z 16 krajów europejskich połączyli swoje siły w celu opracowania najnowocześniejszych technologii i infrastruktury badawczej, dzięki którym będziemy mogli lepiej poznać nasz wszechświat. Zespół AHEAD pomógł przygotować Europę do misji Athena, dużego rentgenowskiego obserwatorium kosmicznego, które ma zostać umieszczone na orbicie przez Europejską Agencję Kosmiczną w 2030 roku. Promieniowanie rentgenowskie jest niezbędne do badania wszechświata, ponieważ 50 % tworzącej go materii to nie widziane przez nas gwiazdy czy galaktyki, lecz gaz o temperaturze sięgającej kilku milionów stopni. Gaz ten wypełnia wszechświat, tworząc strukturę przypominającą pajęczynę, która daje początek galaktykom. Jest on tak gorący, że można go zaobserwować tylko przy pomocy promieniowania rentgenowskiego, jak tłumaczy prof. Luigi Piro, dyrektor ds. badań w Narodowym Instytucie Astrofizyki w Rzymie, instytucji, która koordynowała projekt. „Złożoność oraz koszty technologii i infrastruktury w tej dziedzinie rosną, przede wszystkim ze względu na konieczność osiągnięcia coraz bardziej ambitnych celów w zakresie wydajności”, mówi prof. Piro. „To zbyt trudne zadanie, by poradził sobie z nim jeden kraj”. Uczeni z małych i dużych krajów UE dzielili się swoimi zasobami i wiedzą w celu opracowania lepszych technologii w priorytetowych obszarach astrofizyki. Pracowali nad optyką rentgenowską, kontrolą tła związanego z wysokoenergetycznymi cząsteczkami na orbicie oraz opracowaniem nowej generacji kriogenicznych czujników rentgenowskich, które mierzą energię fotonów. „Wyniki naszych prac pozwoliły na udoskonalenie technologii do tego stopnia, że większość badań prowadzonych pod kierunkiem AHEAD jest obecnie wykorzystywanych przy projektowaniu instrumentów dla misji Athena”, mówi prof. Piro. Tajemnice wszechświata W misji Athena wykorzystany zostanie duży teleskop rentgenowski i instrumenty, które pozwolą naukowcom obserwować najsłabsze i najbardziej odległe źródła rentgenowskie we wszechświecie. „Na pokładzie teleskopu znajdą się nowatorskie instrumenty i lustra, które pomogą nam znaleźć odpowiedzi na podstawowe pytania dotyczące astrofizyki i kosmologii, jak na przykład: w jaki sposób zwykła materia tworzy struktury o wielkiej skali, które dziś obserwujemy oraz jak czarne dziury rosną i kształtują wszechświat?”, tłumaczy prof. Piro. Konsorcjum AHEAD przeprowadziło również badanie pilotażowe mające na celu sprawdzenie, czy technologie stosowane w organizacjach członkowskich mogą być stosowane w innych dziedzinach niż badania astrofizyczne. Ustalono, że mikrokalorymetryczny detektor kriogeniczny o wysokiej rozdzielczości spektralnej w układzie emisji promieniowania rentgenowskiego wywołanej cząstkami może być odpowiedni do nieinwazyjnej analizy w biologii, konserwacji dzieł sztuki i badania znalezisk archeologicznych, a także do pomiarów środowiskowych o wysokiej czułości. Dla partnerów projektu AHEAD najważniejsze jednak jest szkolenie naukowców, otwarcie laboratoriów dla szerszej społeczności, w tym MŚP, oraz rozpowszechnianie badań poprzez warsztaty i materiały edukacyjne. Jeden z wyprodukowanych filmów, przetłumaczony na kilkanaście języków, dotarł do 10 milionów widzów. „Kosmiczne zjawiska wysokich energii odbiegają od powszechnych wyobrażeń o cichym, niezmiennym kosmosie, jaki widzimy, patrząc na nocne niebo”, mówi prof. Piro. „Niektórym ludziom trudno sobie wyobrazić, że animacje widoczne w naszych filmach i pokazach planet przedstawiają prawdziwe zjawiska. Chcemy nakłonić młodych naukowców, aby zajęli się astrofizyką wysokich energii, odwołując się do ich wyobraźni”.
Słowa kluczowe
AHEAD, astrofizyka wysokich energii, Athena, promieniowanie rentgenowskie, kriogeniczne czujniki rentgenowskie, fotony, teleskop rentgenowski, czarne dziury, mikrokalorymetryczny detektor kriogeniczny