Тайните на Вселената

Радиотелескопите могат да изследват едновременно и Слънцето, и черните дупки

Проектът LOFAR-BG e за създаване на първата професионална радиоастрономическа обсерватория в България. Традиционно голяма част от астрономията, която се практикува в у нас, е оптична, разказва доц. д-р Камен Козарев от Института по астрономия с Национална астрономическа обсерватория на БАН. За наблюдение се използват основно оптични телескопи. Радиоастрономическите изследвания позволяват да се запълни картината, която се вижда при наблюдаване на астрономически обекти и събития, както и да се наблюдават феномени, които няма как да се видят с оптичните телескопи. Едно от най-невероятните постижения на радиоастрономията е заснемането за първи път на черна дупка с помощта на радиотелескопи. Това е невъзможно да се осъществи с оптични телескопи заради огромното количество прах и газ, които пречат на видимостта.

„Всъщност цялото начинание беше породено от моя интерес към радиоизследванията на Слънцето – от години се занимавам със слънчева физика – разказва доц. д-р Козарев. – Изследвам активността на Слънцето и в радиодиапазона, особено в ниските честоти – между 1 гигахерц и 10 мегахерца, може да се наблюдават т.нар. радиоизбухвания на Слънцето. Те имат връзка с неговите изригвания в атмосферата – коронарни изхвърляния на маса, ударни вълни и други. Започнах преди около седем години да правя такива изследвания с един австралийски радиотелескоп. След като се завърнах в България през 2016 г., разбрах за телескопа LOFAR, който се състои от нискочестотен масив от антени. С него се правят наблюдения в подобни честоти, както и други интересни изследвания. Оказа се, че и други колеги, които се занимават с астрономически наблюдения, също използват данни от радиотелескопи.“
LOFAR тръгват от Нидерландия – учени от тамошния Институт по радиоастрономия, които имат богата традиция в радиоастрономическите наблюдения. Телескопът е хитро замислен, а всичките му части са евтини, уточнява ученият. Самите антени, макар и многобройни, са съвсем простички. Това позволява лесната им подмяна, а и първоначалната инвестиция за цялата наблюдателна станция не е много голяма. Огромно предимство е, че с радиотелескоп може да се наблюдава както Слънцето, така и черни дупки в най-отдалечени галактики. Докато традиционните оптични телескопи обикновено се проектират с дадена цел. И със сигурност не може с един и същи телескоп да се наблюдават Слънцето и отдалечени галактики заради голямата разлика в яркостите. Любопитното за този телескоп е, че той се състои от множество отделни наблюдателни станции – в Нидерландия те са 39, а тяхното изграждане завършва през 2010 г.
В момента има и много международни станции, тъй като телескопът е така устроен, че позволява да се добавят нови и нови станции (т.е. отделни масиви от антени) – в Европа вече има 13 станции в Германия, Швеция, Франция, Великобритания, Ирландия, Полша. Последната построена е в Латвия, сега се изгражда такава в Италия.

„Надяваме се след няколко години да направим станция и в България – казва доц. д-р Козарев. – Започнахме подготовка да кандидатстваме за финансирания и за обучения за използване на радиотелескопи като LOFAR. Освен това кандидатствахме за включване на LOFAR-BG в Националната пътна карта за научна инфраструктура, като за целта сме планирали бюджет от
13 млн. лв. за 10-годишен срок. С тези пари ще се изгради самата станция и ще се купи хардуерът за нея, който се произвежда в Нидерландия, за да е стандартизиран за всички станции. Радиотелескопът ще ни даде нови възможности за наблюдение в България – подчертава доц. д-р Козарев. – Когато стане готов, той ще бъде най-южната и най-източна станция на целия радиотелескоп LOFAR. В Югоизточна Европа няма такава станция, най-близката е в Полша. Телескопът ще ни даде огромно предимство, но има и предизвикателства. Трябва да се научим да работим с тези данни, тъй като радиоастрономията е малко по-различна от традиционната астрономия.“
Екипът кандидатства и печели проекта Scientific and Technological Excellence by Leveraging LOFAR Advancements in Radio Astronomy, или накратко STELLAR. Той е одоб-
рен за финансиране от ЕК с близо 900 000 евро по програмата „Хоризонт 2020“
– мярката Twinning. Продължителността му е три години, а целта е нашите радиоинженери и астрономи да продължат да надграждат умения, в конкретния случай за работа с телескопа LOFAR. Създадени са консорциуми с водещи институти, като нидерландския Институт по радиоастрономия и Дъблинския институт за научни изследвания. Те имат богат опит в радиоастрономията, в изследвания на Слънцето и космическото време.
„Започнахме тригодишния проект през септември миналата година – казва доц. д-р Козарев. – Той позволява на колегите в България да натрупат опит, да разберат какво представляват радиоастрономическите антени, приемници, има и техническа компонента. От българска страна проектът се води от Института по астрономия и със сериозното участие на колеги от Техническия университет – София, от катедра „Радиокомуникации и видеотехнологии“. Така малко по малко се надяваме да създадем база за бъдеща работа, за устойчиво развитие на радиоастрономията и за привличане на кадри, които да работят в тази област и да развиват и науката, и технологиите. Радиотелескопът генерира огромно количество данни – от порядъка на десетки терабайти всеки ден, които трудно биха могли да се обработят от хора, за да се извлече полезната информация от тях. Затова бъдещото развитие на тези наблюдения предполага и технологично развитие на капацитет за прилагане на умни технологии, като изкуствен интелект, машинно самообучение, обработка на голямо количество данни и други софтуерни технологии.
В същото време, започваме да говорим за нови видове антени, нови видове наблюдения. Освен солидно рамо на астрономията LOFAR ще ни даде, надявам се, едно добро развитие на нови технологии. И живот и здраве, тяхното превръщане в бизнес продукти.“

Свръхмодерният LOFAR телескоп е уникален със способността си както да наблюдава голяма част от небето, така и да се използва за изследване на много различни явления, допълвайки традиционните оптични телескопи. Изследванията на LOFAR са съсредоточени в т.нар. Ключови научни проекти (Key Science Projects), които обединяват научните екипи с работата си върху тях. Тези проекти засягат „Епохата на рейонизация в ранната Вселена“, „Проучвания на звездното небе“, „Краткотрайни източници“, „Наука за Слънцето и космическо време“ и „Космически магнетизъм“. Учените от всички държави, опериращи LOFAR станции, имат възможност да се включат активно в тези проекти със свои изследвания и наблюдателни задачи.
LOFAR-BG ще е първата станция в Югоизточна Европа. Освен това голямото отстояние от другите станции ще позволи на телескопа да увеличи значително ъгловата резолюция на наблюденията.
С помощта на LOFAR се извършват наблюдения на епохата на рейонизация на Вселената от най-първите звезди. Проучва се звездното небе за нови радиоизточници в слабо изследвания нискочестотен диапазон. Извършват се наблюдения на динамични краткотрайни източници, като свръхмасивни черни дупки и бързо въртящи се неутронни звезди. Изучава се структурата на галактичните магнитни полета. Проследяват се слънчевите изригвания и космическото време. Извършва се диагностика на земната йоносфера и магнитосфера. LOFAR е ценен помощник при сеизмични изследвания на земните пластове и на динамиката на мълниите.

Свързани статии:

Българин откри нова екзопланета Необикновеният гост с червената опашка Ще потегли ли „Джеймс Уеб“ към Космоса Имам ли вирус?