Projekti / Programi
Astrofizika tranzientnih izvorov v dobi pregledov celotnega neba
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.03 |
Naravoslovje |
Fizika |
Astronomija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P007 |
Naravoslovno-matematične vede |
Astronomija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
astronomija, astrofizika, izbruhi sevanja gama, dogodki plimskih raztrganj, črne luknje, numerične simulacije, teleskopi, sateliti
Raziskovalci (12)
Organizacije (2)
Povzetek
Moderni sateliti (npr. Swift, Gaia) in zemeljski pregledi neba (z optičnimi teleskopi) pokrivajo velik del ali celotno nebo in dnevno detektirajo nove, kratkotrajne izvore sevanja na nebu. V zadnjem letu se je z LIGO-jevo detekcijo gravitacijskih valov iz zlitja dveh črnih lukenj odprlo novo okno, skozi katerega lahko opazujemo vesolje in detektiramo tranzientne dogodke. Medtem ko je nekatere tranziente mogoče zlahka identificirati (npr. supernove) in so že dobro proučevani, so drugi zaradi svoje kratkotrajnosti velik opazovalni izziv in jih posledično še ne razumemo dobro.
V tem projektu predlagamo proučevanje treh vrst tranzientov: dogodki plimskih raztrganj (Tidal Disruption Events - TDE), izbruhi sevanja gama (Gamma Ray Bursts - GRB) in tranzientov gravitacijskih valov (Gravitational Wave Transients - GWT). V nasprotju z GRBji, ki so bili v zadnjih letih intenzivno proučevani, sta prvi dve vrsti opazovalno novi raziskovalni področji, ki se pravkar pričenjata hitro razvijati. V vseh naštetih področjih obstaja mnogo odprtih vprašanj v zvezi z izvorom teh izjemno energetskih dogodkov proizvedenih v močnih gravitacijskih poljih kompaktnih objektov (t.j. nevtronskih zvezd in črnih lukenj), kipovezujejo različna področja od visoko-energijske fizike in splošne relativnosti do zvezdne evolucije in zvezdne dinamike v središčnih delih galaksij.
Kot člani večih mednarodnih kolaboracij prejemamo sporočila oz. alarme o tranzientih s satelitov (npr. Swift, Gaia) in zemeljskih instumentov (npr. Palomar Transient Factory, LIGO-Virgo). V tem projektu bomo uporabili mrežo svetovno najboljših robotskih teleskopov širom Zemljine oble za izvedbo t.i. sledilnih (follow-up) opazovanj zgoraj omenjenih vrst tranzientov.
Optične podatke bomo uporabili v kombinaciji s podatki (dosegljivimi javno ali preko kolaboracij) v različnih valovnih dolžinah za izgradnjo širše, več-valovne slike tranzientnih dogodkov in za določanje njihove astrofizikalne narave in lastnosti. Opazovanja bomo analizirali in modelirali z obstoječimi in novimi teoretičnimi modeli. V primeru TDEjev nameravamo razviti napredne simulacijske metode in kode v sodelovanju s svetovno najboljšimi eksperti za astrofizikalno relativistično magneto-hidrodinamiko. Tako bomo torej združili opazovalni in teoretični pristop. Ker je trenutno odkritih le okoli 25 kandidatov za TDEje, bo vsak dodatno odkriti primer izjemnega pomena za to mlado in razvijajoče se področje. Poleg tega bo študij TDEjev v različnih galaksijah osvetlil populacijo t.i. spečih črnih lukenj v središčih ne-aktivnih galaksij, ki predstavljajo veliko večino galaksij v vesolju.
Ker imamo doslej samo eno detekcijo sirotega GRB zasija, bi vsaka dodatna in zanesljiva detekcija sirotega GRB zasija pomenila neizpodbiten dokaz kolimacije GRB eksplozije in bi bila ključnega pomena za potrditev naše slike o GRBjih in njihovih energijah.
V primeru GWTjev pa smo z doslej 2 GW detekcijama in 1 kandidatom v prvem letu delovanja observatorija Advanced LIGO priča rojstvu astronomije gravitacijskih valov. Z več opazovanji observatorija LIGO in novo generacijo observatorijev gravitacijskih valov, ki bo kmalu pričela z delovanjem (npr. Virgo), lahko pričakujemo već deset do več sto novih zaznanih dogodkov gravitacijskih valov v prihodnjih letih. Iskanje njihovih elektromagnetnih dvojnikov je poglavitnega pomena v določanju njihove lokacije, proučevanju njihove narave, okolja in fizikalnih procesov v njih.
Ta projekt bo pomembno prispeval k našemu razumevanju na različnih astrofizikalnih področjih. Izkušnje pridobljene v tem projektu bodo v veliko pomoč pri pripravah Large Synoptic Survey Telescope, ki se mu je Slovenija nedavno pridružila, saj lahko dajo pomemben prispevek pri specifičnih potrebah opazovanj tranzientov kot so določanje najboljše kadence opazovanj, strategije za dodatna opazovanja in klasifikacijske metode, ki jih bodo izvajali v prihodnjih pregledih neba.
Pomen za razvoj znanosti
Ker je vsak tranzientni dogodek edinstven, bo njegova detekcija prinesla nov, originalen vpogled v lastnosti njegovega razreda dogodkov. Pri izgradnji več-valovne slike so vsi prispevki, vključno z optičnimi opazovanji, pomembni, in včasih celo ključni.
Naš projekt obeta nove rezultate o TDEjih, GRBjih, GWTjih in tudi naključna odkritja novih vrst tranzientov ter tako odpira nove raziskovalne smeri.
Ker je trenutno odkritih le okrog 25 kandidatov za TDEje in ena trdna detekcija sirotega zasija, bo vsak dodatno odkriti primer izjemnega pomena za ti mladi in razvijajoči se področji. Podrobno proučevanje nekaj posameznih TDEjev bi prineslo izjemno pomemben napredek. Poleg tega bo proučevanje TDEjev v različnih galaksijah osvetlilo populacijo masivnih črnih lukenj v središčih galaksij.
Detekcija sirotega zasija bi pomenila neizpodbiten dokaz kolimacije GRB eksplozije in bila poglavitnega pomena za potrditev naše slike o GRBjih in njihovih energijah. Vzorec zgodnjih optičnih zasijev, ki jih je posnel robotski teleskop Liverpool, še posebej polarimetrične meritve, je edinstven set podatkov, na podlagi katerega je mogoče priti do originalnih znanstvenih ugotovitev, kot kaže visoka stopnja polarizacije izmerjena v primeru GRB120308 (Mundell et al. incl. Gomboc, Nature, 2013), ki nam priča o vlogi magnetnega polja v teh dogodkih.
Glede na opazovalno mladost GWTjev področja naša opazovanja obetajo izvirni prispevek. Še posebej bi imela identifikacija elektro-magnetnega dvojnika ključen vpliv na prihodnje smeri raziskav GWTjev.
Predlagani projekt je relevanten z znastvenega stališča, ker bo prinesel novo temeljno znanje in boljše razumevanje najbolj energetskih astrofizikalnih tranzientov. Ima potencial, da pomembno prispeva k našemu razumevanju na različnih astrofizikalnih področjih: relativistične eksplozije v močnem gravitacijskem polju, visoko-energijski dogodki v vesolju, končna stanja v razvoju zvezd, populacija supermasivnih črnih lukenj v galaktičnih središčih in tranzientno nebo na splošno.
Izkušnje pridobljene v tem projektu bodo v veliko pomoč pri pripravah na Large Synoptic Survey Telescope (ki naj bi začel delovati proti koncu tega projekta), saj lahko dajo pomemben prispevek pri določanju najboljše kadence opazovanj, strategije za dodatna opazovanja in klasifikacijske metode, ki jih bodo izvajali v prihodnjih pregledih neba.
Pomen za razvoj Slovenije
Gre za temeljni raziskovalni projekt in nima neposrednega pomena za gospodarstvo.
Raziskave v astronomiji in njihova promocija (npr. preko spletnega Portala v vesolje in tekmovanja iz astronomije, ki ju oba vodimo) pa imajo neposredni pomen za družbo, njeno razumevanje vesolja in odnos do naravoslovnih znanosti in tehnologije. Poleg tega proučevanje vesolja utrjuje v družbi zavedanje, da je za visokotehnološki razvoj Slovenije bistveno tudi vključevanje naše države kot polnopravne članice v Evropsko vesoljsko agencijo ESA.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
