Projekti / Programi
Astrofizika in fizika atmosfere
01. januar 2015
- 31. december 2021
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P520 |
Naravoslovno-matematične vede |
Astronomija, vesoljske raziskave, kozmokemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
Astrofizika, meteorologija, klimatologija, zvezde, medzvezdni prostor, kratkotrajni izvori na nebu, izbruhi sevanja gama, jate galaksij, atmosferska dinamika vremena in klime in toka na velikih skalah, asimilacija podatkov, numerično napovedovanje vremena, padavine, onesnaženje ozračja.
Raziskovalci (35)
Organizacije (1)
Povzetek
Program združuje 4 glavne teme: (i) galaktično arheologijo in strukturo, vključno z lastnostmi zvezd in medzvezdnega prostora, (ii) kratkotrajne izvore v Galaksiji in izven nje, (iii) galaktična okolja, vključno z jatami galaksij, (iv) meteorološke raziskave. Tema (i) vključuje sodelovanje in vodstveno vlogo v največjih tekočih mednarodnih spektroskopskih pregledih (satelit Gaia, pregledi RAVE, Hermes/Galah, Gaia-ESO) s ciljem pojasniti strukturo in nastanek naše Galaksije kot ene tipičnih galaksij v vesolju, predvsem pa študij aktivnih zvezd in lastnosti medzvezdnega prostora. Tudi (ii) bo uporabljala Gaio in podatke Nasinega satelita Swift, skupaj z najboljšimi robotskimi in konvencionalnimi teleskopi za opazovanje kratkotrajnih izvorov in ugotavljanje njihovih astrofizikalnih lastnosti. Tarče so predvsem izbruhi sevanja gama (GRB). Osredotočili se bomo na izjemno energetske dogodke v močnih gravitacijskih poljih črnih lukenj, ki povezujejo različna področja od visoko-energijske fizike in splošne relativnosti do zvezdne evolucije in zvezdne dinamike v središčnih delih galaksij. V temi (iii) bomo z numeričnim modeliranjem raziskovali galaktična okolja GRBjev in lastnosti jat galaksij, ki so največje kozmične strukture današnjega vesolja v dinamičnem ravnovesju in so pomembne pri določanju kozmoloških parametrov. Jate so temeljne za interpretacijo rezultatov pregledov neba s sateliti kot sta Euclid in Athena+. Razvoj in sestavljanje jat puščata “odtis” v termični energiji vročega ioniziranega medgalaktičnega plina, ki predstavlja glavni del barionske snovi v jati. Raziskovali jih bomo z uporabo kozmoloških simulacij in modeliranjem kompleksnih fizikalnih procesov v jatnem plinu. Meteorološke raziskave (iv) se bodo osredotočale na področja atmosferske dinamike na velikih skalah, asimilacijo podatkov za numerično napovedovanje vremena na različnih skalah, napovedljivost atmosferskih procesov, analizo padavin in sklopljeno meteorološko-fotokemijsko modeliranje za napoved onesnaženja v visoki ločljivosti. Posebej bomo obravnavali metode za verifikacijo padavin in s sklopljenim meteorološkim, kemijsko-transportnim in klimatskim modelom modelirali procese v visoki ločljivosti.
Smo edina raziskovalna skupina v državi, ki raziskuje našteta področja. Pričakovana razširitev skupine bo omočila njeno operativno sodelovanje v mednarodnih projektih, njeno nadaljnjo vidnost v svetu in nadaljevanje objav v vodilnih znanstvenih revijah. Te aktivnosti so tudi pogoj za univerzitetno poučevanje in za naše razvejeno popularizatorsko delovanje in družbeno vlogo.
Pomen za razvoj znanosti
Skupina je v zadnjih 6 letih objavila 144 znanstvenih člankov, vključno s 3 objavami (in še eno prihajajočo) v Nature in Science. Člani dosedanjega programa imajo v zadnjih 10 letih po bazi WoS 13,251 čistih citatov. N.Ž. je uspešno pridobila prvi slovenski projekt Evropskega raziskovalnega sveta. V več mednarodnih kolaboracijah imamo vodilno vlogo. Ti podatki, ob upoštevanju, da je imela skupina doslej od države le skromno financiranje 2,1 FTE, kažejo, da so naše raziskave na vrhunskem nivoju. Takojšnji pomen tega programa bodo številni raziskovalni članki objavljeni v najuglednejših svetovnih znanstvenih revijah, vabljena predavanja na konferencah in novi doktorji znanosti, ki lahko uporabljajo izjemne podatkovne sete in programsko opremo, do katerih imamo prioritetni dostop. Spodaj naštejemo glavne pričakovane raziskovalne dosežke.
i) GALAKTIČNA ARHEOLOGIJA IN STRUKTURA, VKLJUČNO Z LASTNOSTMI ZVEZD IN MEDZVEZDNEGA PROSTORA
Sodelovali bomo v študijah galaktične arheologije in kozmokemije, osredotočili pa se bomo na razvoj novih tehnik in strategij za detekcijo in korekcije povezane z medzvezdno pordečitvijo in za odkrivanje redkih tipov zvezd. Tako se bomo lahko izognili pristranskim rezultatom, ki bi jih za tovrstne objekte dal običajni način obdelave opazovanj. Izdelati želimo tudi trodimenzionalne karte medzvezdnega prostora, kataloge in statistiko ter razviti prirejeno obravnavo spoznanih redkih tipov zvezd. Cilj je študij medzvezdnega prostora proti vsaki od opazovanih zvezd ter končno izračun 3-D kart medzvezdne snovi. Te karte bodo izboljšale točnost fotometričnih razdalj. Omogočile bodo tudi uporabo fotometričnih razdalj, barv in energijskih porazdelitev kot (šibkih) pogojev (priorjev) med postopkom spektroskopskega določanja vrednosti zvezdnih parametrov. To nas bo pripeljalo do velikih populacijskih študij, s katerimi pričakujemo, da bomo bolje pojasnile podrobnosti evolucije zvezd. Predvsem gre tu za kratkožive faze evolucije, za katere so najpomembnejša nepristranska opazovanja projektov RAVE, Gaia-ESO in Hermes/GALAH. Kot smo omenili, imamo do teh opazovanj prioritetni dostop.
(ii) KRATKOTRAJNI IZVORI V GALAKSIJI IN ONKRAJ NJE
Izbruhi sevanja gama (GRB) so eno najbolj vročih področij v današnji astrofiziki. Da smo v središču tega dogajanja, kažejo naše nedavne objave v revijah Nature in Science. GRBje je pomembno razumeti v kontekstu evolucije zvezd, ki lahko privede do tako katastrofalnih dogodkov, v okviru galaktičnega okolja (lastnosti prahu in plina v galaksijah) in tudi v okviru proučevanja zgodnjih galaksij v zgodnjem vesolju. Slednje je posledica dejstva, da so GRBji lahko zaradi izjemnega sija (podobno kot kvazarji) kozmološke sonde, ki osvetljujejo oddaljene temne galaksije. Možno in verjetno odkritje zasijev sirot je odločilno za preverjanja teoretičnih razlag GRBjev. Za splošno fiziko so GRBji pomembni, ker omogočajo študij relativističnih udarnih valov, kot vir kozmičnih žarkov, nevtrinov, fotonov z energijami več TeV in za potencialno zaznavo gravitacijskih valov, za katere pričakujemo, da nastanejo med zvezdnim kolapsom in združitvijo v črno luknjo.
(iii) GALAKTIČNA OKOLJA, VKLJUČNO Z JATAMI GALAKSIJ
Z raziskavami jat galaksij bomo natančno karakterizirali povratni učinek fizikalnih pojavov kot so supernove, galaktični vetrovi in AGJ na opazovane lastnosti barionov v jatah galaksij in skušali razumeti kako vplivajo na razvoj in sestavo jate. Cilj raziskav bo tudi kvantificirati stopnjo podstruktur v jatah galaksij za študijo dinamičnih lastnosti jate ter razumevanje učinka fizike barionov na intrinzično raztresenost podatkov v skalirnih zvezah iz rentgenskih in radijskih opazovanj. Rezultati, ki jih bomo pridobili z uporabo detajlnih simulacij visoke ločljivosti ter statistično pomenljivih naborov jat galaksij, bodo pripomogli k razumevanju, kako fizikalni procesi učinkujejo na kalibracijo mase jat. Detajlna karakterizacija lastnosti jatnega plina, predvsem na višjih rdečih premikih,
Pomen za razvoj Slovenije
To je edini raziskovalni program na področjih napovedovanja vremena, klimatologije, astrofizike in kozmologije v Sloveniji.
Ponosno poudarjamo, da je v ekipi 5 doktorjev in 5 doktoric in da ženske vodijo tri od od štirih delovnih sklopov. Pomen projekta za družbo je izjemen:
Gospodarstvo
Izboljšave v napovedovanju vremena in napovedljivosti imajo naravno zvezo s pomembnimi ekonomskimi vprašanji v zavarovalništvu, energetiki in kmetijstvu. Primer je sodelovanje z Zavarovalnico Maribor, kjer smo skupaj delovali v Centru odličnosti Vesolje-si. Drug primer so naša izvedenska mnenja povezana z večjimi investicijami v energetiki, vključno z nameravano namestitvijo vetrnic na Volovji rebri in z ocenami širjenja onesnaženja iz Lafargea, Šoštanja in elektrarne Krško.
Obstoječa in nova podjetja
Več podjetij kaže velik interes za zaposlitev naših diplomantov in doktorandov. Značilni primer je tu astrofizika, ki mora že glede na naravo problema poiskati najpreprostejšo razlago komajda odkritih pojavov, pri tem pa je potrebna kreativnost. Pojmi kot so izbruhi sevanja gama, planeti okoli drugih zvezd, temna energija ali galaktična arheologija pred dvema desetletjema praktično niso obstajali. Za naše študente se zanima precej malih in srednjih podjetij, kot je Cosylab ali Sinergise. Včasih se naši študentje odločijo ustanoviti svoje podjetje, nedaven primer je naša lanska doktorantka dr. Vanja Blažica in pred njo dr. Aleš Arnšek.
Javni sektor
Skozi mentorstvo in aktivno sodelovanje pri razvojnih projektih zagotavljamo edino raziskovalno podporo razvoju postopkov operativnega napovedovanja vremena in kakovosti zraka Agencije za okolje RS. Npr. naša doktorandka Vanja Blažica je prejela nagrado Evropske geofizikalne unije za leto 2013 prav za delo posvečeno razvoju operativnega prognostičnega modela ALADIN-Slovenija (http://www.egu.eu/awards-medals/union-osp-award/2013/vanja-blazica/). ARSO je tudi pomemben zaposlovalec naših študentov.
Razvoj inženirskih praks
ARSO mora delovati v skladu z običajnimi inženirskimi standardi. Z razvojem raziskovalne programske opreme, ki ima neposredno rutinsko uporabnost, pomagamo pri razvoju profesionalnih procedur. Primer je dnevna vremenska napoved v višji prostorski ločljivosti in podrobna napoved kvalitete zraka – rezultati so na naši spletni strani meteo.fmf.uni-lj.si.
Javna infrastruktura in ohranjanje naravne dediščine
Uporaba sklopljenih atmosferskih modelov pripomore k izboljšanju meteorološke napovedi in napovedi kakovosti zraka, kar je še posebej pomembno pri napovedovanju ekstremnih dogodkov in njihovih posledic (požarov, poplav), pri iskanju stroškovno učinkovitih ukrepov za upravljanje prometa in proizvodnjo energije, pri ocenjevanju in zmanjšanju škodljivih vplivov onesnaženja na zdravje ljudi ter s tem na izboljšanje kakovosti življenja (predvsem na urbanih območjih). Enako velja za zaščito naravne dediščine pred izjemnimi vremenskimi dogodki.
Ohranjanje nacionale identitete in popularizacija znanosti
Razumevanje znanstvenih dosežkov je lahko vir nacionalnega ponosa, kar razvija občutek pripadnosti. Prispeva tudi k povečanem zanimanju mladih za študij naravoslovja.
Strokovne informacije bomo posredovali javnosti na naslednje načine:
(1) lastna meteorološka napoved v višji prostorski ločljivosti dnevno izračunana na naših gručah ter podrobne napovedi kakovosti zraka, oboje objavljeno na spletni strain meteo.fmf.uni-lj.si/,
(2) dnevna objava astronomskih novic (www.portalvvesolje.si/) in prevoda astronomske slike dneva (apod.fmf.uni-lj.si),
(3) mesečna predavanja za širšo javnost v okviru cikla Sprehod skozi vesolje (www.portalvvesolje.si )dogodki),
(4) dnevi odprtih vrat ob menjavah letnih časov na Astronomskem observatoriju na Golovcu (astro.fmf.uni-lj.si),
(5) mesečna priprava in organizacija oddaje Frekvenca X z astronomsko tematiko na Valu 202 (www.val202.si/frekvencax/),
(6) sodelovanje v izobraževalnih in informativnih programih TV Slovenija (Ugriznimo znano
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo
