Știri

Observatorul Pierre Auger publică 10% din datele înregistrate utilizând cel mai mare detector de radiații cosmice din lume. Aceste date sunt făcute publice în vederea utilizării lor de o comunitate cât mai largă și diversă, cuprinzând cercetători profesioniști și amatori, pentru inițiative de cercetare, educaționale și de outreach.

Colaborarea Pierre Auger a pus la dispozitia publicului larg datele colectate într-o manieră asemănătoare de mai bine de un deceniu, însa modul actual de publicare este mult mai performant în ceea ce privește calitatea și tipul de date, făcându-le utilizabile atât în scopuri educaționale cât și în cercetarea științifică. Datele pot fi accesate la adresa: www.auger.org/opendata [1]

Operarea Observatorului Pierre Auger de către o Colaborare de aproximativ 400 de oameni de știință din peste 90 de instituții din 18 țări din întreaga lume a condus la determinarea proprietăților razelor cosmice cu energiile cele mai înalte și cu o precizie fără precedent. Aceste particule cosmice sunt predominant nuclee ale elementelor obișnuite care ajung pe Pământ de la surse astrofizice. Datele de la Observator au fost utilizate pentru a demonstra că particulele de cea mai înalta energie au origine extragalactică. Spectrul de energie al razelor cosmice măsurate depășește 10²⁰ eV ceea ce corespunde unei valori macroscopice de aproximativ 16 Jouli pentru o singura particulă. S-a demonstrat că există o scădere accentuată a fluxului de particule la energii înalte și există dovezi preliminare ale emisiei de la surse specifice din apropiere. Analizele datelor au permis caracterizarea tipului de particule cu asemenea energii remarcabile, care includ elemente de la hidrogen la siliciu. Datele pot fi deasemenea utilizate pentru a testa fizica particulelor la energii peste cele obținute la LHC.

La Observatorul hibrid Pierre Auger [2], localizat în Argentina, radiația cosmică este observată indirect, prin intermediul jerbelor de particule secundare produse la interacția particulei primare incidente cu atmosfera. Detectorul de Suprafață a Observatorului acoperă o arie de 3000 km² și este alcătuit dintr-o rețea de detectori individuali de particule amplasați la o distanță de 1500 m unul de celălalt. Intregul Observator este încadrat de telescoapele care compun Detectorul de Fluorescență, sensibile la lumina de fluorescență, asemănătoare aurorelor, emisă pe masură ce jebele atmosferice se dezvoltă. Detectorul de Suprafață este sensibil la muonii, electronii și fotonii care ajung la nivelul solului. Datele de la Observator cuprind date brute (obținute direct de la aceste instrumente), seturi de date reconstruite generate prin analize detaliate și date prezentate în publicații științifice. Unele date sunt partajate în mod obișnuit cu alte observatoare pentru a permite efectuarea de analize utilizând multiple experimente care astfel acoperă tot cerul și pentru a facilita studii multi-mesager. 

După cum a subliniat purtătorul de cuvânt al colaborării, Ralph Engel, “datele de la Observatorul Pierre Auger, care a fost înființat acum mai bine de 20 de ani, sunt rezultatul unei investiții științifice, umane și financiare mari și de lungă durată de către o colaborare internațională foarte extinsă” ele fiind de o valoare remarcabilă la nivelul comunității științifice din întreaga lume”. Prin publicarea datelor și a programelor de analiză Colaborarea Auger îmbrățișează principiul conform căruia accesul deschis la date va permite, pe termen lung, valorificarea maximă a potențialului lor știintific.

Colaborarea Auger a adoptat o clasificare pe 4 nivele de compexitate a datelor, în raport cu cele utilizate în fizica energiilor înalte, și a adaptat-o la politica sa de acces public deschis.

(Nivelul 1) Publicații cu acces deschis cu date numerice suplimentare oferite pentru a facilita re-utilizarea lor [3];

(Nivelul 2) Publicarea periodică de date într-un format simplificat, pentru educație și outreach. Aceasta a inceput în 2007 când au fost publicate 1% din date, procent care a crescut la 10% în 2019 [4];

(Nivelul 3) Publicarea de date care reconstruiesc evenimentele produse de raze cosmice, obținute cu cele mai bune cunoștințe disponibile despre performanța detectorului și a condițiilor de la momentul înregistrării datelor. Exemple de coduri derivate din cele utilizate de Colaborare pentru publicarea analizelor sunt de asemenea oferite [5];

(Nivelul 4) Publicarea de date apropriate de cele brute asociate cu evenimentele înregistrate. Un browser de afișare a evenimentelor si coduri de citire a datelor sunt de asemenea disponibile [6].

Ultimele nivele de informații adăugate în prezent [1] includ date de la două instrumente majore ale Observatorului: Detectorul de Suprafață dispus pe 1500 m² și Detectorul de Fluorescență. Setul de date constă în 10% din toate evenimentele înregistrate la Observator, supuse acelorași proceduri de selecție și reconstrucție utilizate de Colaborare în publicații recente. Perioadele de înregistrare a datelor sunt aceleași cu cele utilizate pentru obținerea rezultatelor științifice prezentate la Conferința Internațională de Radiație Cosmică care a avut loc în 2019. Exemplele de analize folosesc versiuni actualizate de seturi de date Auger, care diferă ușor de cele utilizate pentru publicații din cauza unor îmbunătățiri ulterioare a reconstrucției și calibrării. Pe de altă parte, cum procentul de date disponibil public momentan este de 10% din baza de date Auger, semnificația statistică a cantităților măsurate este redusă, relativ la ceea ce poate fi obținut cu o bază de date completă, dar numarul de evenimente este comparabil cu cel utilizat în câteva din primele publicații științifice ale Colaborării Pierre Auger.

Colaborarea Pierre Auger dorește să continue politica sa de a face publice datele experimentale în scopul accesului publicului larg și divers la acestea, pentru creșterea potențialului științific comun în viitor.

Link-uri:

[1] https://www.auger.org/opendata/

[2] https://www.auger.org

[3] https://www.auger.org/index.php/science

[4] https://labdpr.cab.cnea.gov.ar/ED/

[5] https://www.auger.org/opendata/analysis.php

[6] https://www.auger.org/opendata/display.php?evid=81847956000

Fotografii ale Observatorului Pierre Auger (CC BY-SA 2.0):

https://www.flickr.com/photos/134252569@N07/21948576246/in/album-72157656013297308/

https://www.flickr.com/photos/134252569@N07/1946

Cercetare și artă contemporană prin pictură.

Lucrare realizată de artistul Lucian Muntean în colaborare cu Gina Isar (ISS), în cadrul proiectului Noaptea Cercetătorilor 2020 „Doing Research at Midnight in ROmania” – DoReMi-RO.

Abstract
Razele cosmice sunt particule subatomice care își au originea în galaxia noastră sau într-o extragalaxie. Sursele lor pot fi cele mai violente corpuri cosmice, precum o gaură neagră sau o supernovă. Particulele primare de radiații cosmice pot fi de la nuclee de hidrogen până la nuclee de fier, care pot atinge energii ultra înalte de până la 10^20 eV. La intrarea în atmosferă a unei astfel de particule cosmice, la interacția cu atomi și molecule din atmosferă, aceasta se dezintegrează printr-o cascadă în avalanșă într-o succesiune de alte particule secundare elementere, precum electroni, miuoni, neutrini etc. Atmosfera devine așadar calorimetrul nostru natural pentru observarea așa-numitelor jerbe atmosferice, care prin intermediul lor radiațiile cosmice primare sunt detectate indirect de pe Pământ, prin diferite tehnici de detecție, care măsoară particulele secundare ce ajung la sol (i.e. detectori hibrizi la sol), care observă noaptea fără lună plină radiația UV produsă în atmosferă prin excitarea moleculelor de azot de către electronii și pozitronii jerbelor atmosferice (i.e telescoape optice), care înregistrează undele electromagnetice produse prin devierea electronilor și pozitronilor în câmpul magnetic al Pământului (i.e. antene radio). Toate aceste ipostaze și metode de detecție se regăsesc în câteva ilustrații artistice realizate în acuarelă, cu aplicație la Observatorul Pierre Auger, cel mai mare experiment de radiație cosmică din lume, localizat în pampasul argentinian, lângă orașul Malargüe, o zonă fără poluare industrială sau alte perturbări luminoase sau sonore, cu condiții de mediu prielnice pentru măsurători indirecte ale mesagerilor cosmici, utilizând tehnici hibride și complementare de detecție pe o suprafață de 3000 km^2.

Demersul artistic
Pentru a realiza aceste ilustrații artistice, care să evidențieze cele menționate mai sus, a fost nevoie în primul rând să înțeleg tot acest proces elaborat, de la generarea radiațiilor cosmice, traseul lor prin Univers și dispersia sub formă de jerbe în atmosfera Pământului, apoi detecția lor la sol. În perioada de documentare, care a durat mai bine de o lună, Gina Isar, specialist în aceste probleme, mi-a furnizat articole, reprezentări grafice și aspecte tehnice despre aparatura de detecție, dar mai ales mi-a explicat în detaliu și mi-a răspuns la toate nelămuririle. A urmat partea de lucru efectiv, care a fost în sine o nouă provocare și anume de a transpune în imagini vizuale aspecte și detalii care practic sunt invizibile.
E paradoxal cum funcționează creierul uman, cum poți prin intermediul imaginației și al creativității să faci o așa călătorie grozavă, de la o gaură neagră de undeva din Univers să străbați galaxia până în Argentina, la Observatorul Pierre Auger, în interiorul tancului de detecție și al ochiului telescopului, tu fiind defapt acasă, în București…
A rămas ca tot ceea ce am vizualizat în minte să transpun pe hârtia de acuarelă. Era fascinant să văd cum în pelicula de apă de pe suprafața colii de hârtie, culoarea rămasă în urma pensulei făcea să apară treptat gaura neagră, fascicolul de radiații, stelele și corpurile cerești din galaxie, apoi jerba în cascadă la intrarea radiațiilor în atmosfera terestră, laserul de calibrare al telescoapelor, a căror ochiuri detectau semnal, rețeaua tancurilor de detecție cu apă pură și ce se întâmplă în ele, cu antenele în emisie și toate astea într-un peisaj arid al pampasului argentinean, pe timp de noapte.
Au rezultat șase lucrări secvențiale de dimensiune 30×40 cm și o lucrare finală pliabilă, ce redă o secțiune pe vertical, de dimensiune 21×140 cm.

Copyright: Lucian Muntean/ Gina Isar/ISS

Notă: Aceste ilustrații artistice pot fi preluate pentru a fi utilizate exclusiv în scopuri educaționale și de conștientizare a fizicii ilustrate. Sursa ilustrațiilor și creditul autorilor este absolut necesar a fi menționat la utilizare.

Persoană de contact (ISS): Dr. P. Gina Isar <isar[at]spacescience[dot]ro>

Galerie foto:

Anul acesta, premiul Nobel pentru Fizică, anunțat în luna octombrie, a fost împărțit între Roger Penrose, de la Universitatea Oxford din UK, „pentru descoperirea conform căreia formarea de găuri negre constituie o predicție solidă a teoriei relativității generale” și Reinhard Genzel, de la Institutul Max-Planck pentru Fizică Extraterestră din Germania, împreună cu Andrea Ghez, de la Universitatea California din USA, „pentru descoperirea unui obiect supermasiv, compact în centrul galaxiei noastre”, conform comunicatului oficial de presă.

Cei trei laureați care împart anul acesta Premiul Nobel în Fizică au contribuit la descoperirea unora dintre cele mai exotice obiecte din Univers, găurile negre.

În  anul 1965, la 10 ani după moartea lui Albert Einstein, Roger Penrose a reușit să demonstreze existența și să descrie în detaliu formarea și proprietățile găurilor negre, pornind de la teoria relativității și folosind metode matematice revoluționare. Astfel, Penrose a arătat că aceste obiecte super-masive, care captează tot ce intra în ele și în interiorul cărora legile fizicii clasice nu se mai aplică, sunt o consecință directă a teoriei relativității generale a lui Einstein. Articolul în care Roger Penrose şi-a publicat rezultatele este considerat și astăzi ca fiind cea mai importantă primă contribuție la teoria relativității de după apariția sa.

Douăzeci și cinci de ani mai târziu, în 1990, Reinhard Genzel şi Andrea Ghez au condus două echipe de astronomi care au studiat, independent una de cealaltă, centrul galaxiei noastre, mai exact regiunea denumita Sagittarius A*. Cele două echipe au observat comportamentul atipic al stelelor din această regiune centrală a galaxiei noastre, și au dedus că acestea se află în vecinătatea unui obiect super masiv, compact, cu o masă de câteva milioane de ori mai mare decât a Soarelui, ce ocupă o regiune cam de dimensiunile Sistemului nostru Solar. Până în prezent, singurul obiect ale cărui caracteristici pot explica topologia și dinamica acestei regiuni, este o gaura neagră super masivă.

Descoperirea acestui obiect compact este importantă nu doar pentru că probează teoria lui Einstein și calculele lui Penrose, ci și pentru că limitele tehnologice de detecție și de prelucrare de date existente în acel moment au fost depășite la realizarea observațiilor, ducând astfel mai departe la progresul astrofizicii observaționale.

Institutul de Științe Spațiale(ISS) este implicat activ în studiul astrofizicii în general și al găurilor negre masive si super masive în particular, având contribuții precum noi concepte si teorii ale găurilor negre, cataloage de mase de găuri negre sau simulări ale formarii, creșterii si evoluției lor. De asemenea, ISS se afla în topul cercetărilor spațiale în domeniu, de exemplu prin participarea la misiunea spațiala LISA, construită de Agenția Spațială Europeană, misiune ce își propune să studieze semnale de unde gravitaționale provenite de la ciocnirea de obiecte masive, inclusiv găuri negre, si să identifice mecanismele de formare si evoluție a găurilor negre de la crearea lor pana în prezent. Agenția Spațiala Romana (ROSA) susține în permanență contribuțiile României la cercetările spațiale, inclusiv la misiunea LISA, tara noastră fiind astfel ancorată în cercetările de pionierat ale studiului undelor gravitaționale din spațiu.

Persoană de contact: dr. Laurențiu Caramete <lcaramete[at]spacescience[dot]ro>

 

În perioada 9-26 August, 2020, cercetători români, membri ai colaborării Pierre Auger, din cadrul a doua institute de pe platforma de Fizică de la Măgurele, Dr. Paula-Gina Isar în colaborare cu studentul MSc. Dragoș Hîrnea de la ISS-Filială INFLPR și Dr. Alexandru Gherghel-Lascu, respectiv Dr. Denis-Iulian Stanca de la IHIN-HH, au preluat integral în cadrul unei ture operaționale Auger – în premieră în România, de la ISS – operațiile de control și monitorizare de la distanță a telescoapelor de fluorescență si a detectorilor lidar, o parte esențială a experimetului Pierre Auger.

Observatorul Pierre Auger este cel mai mare experiment de radiații cosmce din lume, care studiază efectele atmosferice si proprietățile fizice ale celor mai energetice particule elementare de origine cosmică, cu energii de până la 10²⁰ eV.

Misiunea colaborării internaționale Pierre Auger, la care participă peste 500 de cercetători din întreaga lume, printre care și cercetători români de la două institute naționale de cercetare de pe Platforma de Fizică de la Măgurele (Institutul Național pentru Fizică și Inginerie Nucleară “Horia Hulubei” – IFIN-HH și Institutul de Științe Spațiale – Filială INFLPR) și de la Universitatea Politehnica București, este de a desluși originea, sursele și proprietățile fizice ale particulelor cosmice care penetrează atmosfera Pământului. Acestea dezvoltă jerbe de particule secundare, cele mai energetice distribuindu-se pe suprafața solului pe zeci de kilometri pătrați.

Pentru a măsura astfel de evenimente foarte rare, ale căror energii sunt printre cele mai mari observate vreodată (peste 10¹⁸ eV), a fost construit experimentul Pierre Auger în pampasul Argentinian, lânga orașul Malargüe. Experimentul acoperă o suprafață de peste 3000 km² cu detectori superhibrizi, precum: detectori Cerenkov cu apă pentru măsurarea particulelor secundare care ajung la sol, telescoape optice pentru observarea luminii UV generată în atmosferă, detectori lidar pentru monitorizarea atmosferei și antene radio pentru înregistrarea undelor radio. În timp ce detectorii Cerenkov și antenele radio lucrează continuu și automat 24 din 24 de ore, telescoapele optice sunt operate numai pe timp de noapte și fără lună plină.

Centrul de remote control Auger de la ISS oferă suport la turele operaționale Auger atât colaboratorilor din țară, cât și celor din alte state membre Auger. Centrul regional de la ISS este functional din 2019, fiind complet echipat si avizat conform standardelor Auger cu aparatură modernă hardware și software, asigurând operatorilor Auger condiții confortabile de lucru.

Persoană de contact: Dr. Gina Isar <gina.isar[at]spacescience.ro>, Responsabil Instituțional (ISS) Auger

Galerie foto:

Misiunea ESA/Euclid a atins un nou obiectiv. Cele două instrumente ale sale, NISP (Near Infrared Spectrometer and Photometer) și VIS (Visible Imager), au fost complet realizate, testate și livrate de compania Airbus Defence and Space în Toulouse (Franța), unde sunt în prezent integrate cu telescopul, pentru a definitiva configurația misiunii.

Utilizând studiul complementar al undelor gravitaționale primordiale (care măsoară distorsiuni ale imaginii galaxiilor datorate distribuției materiei din Univers) și a oscilațiilor acustice ale barionilor (care determina gradul de clasterizare a galaxiilor), Euclid va realiza imagini 3D ale evoluției componentelor materiei întunecate și a energiei întunecate. Acestea vor permite estimarea expansiunii accelerate a Universului cu o acuratețe fără precedent.

Euclid este o misiune de Astronomie și Astrofizică de clasă medie a Agenției Spațiale Europene (ESA).

Institutul de Științe Spațiale (ISS), sub egida Agenției Spațiale Române (ROSA), participă la Misiunea Euclid încă din faza de selecție de către ESA (2007), dezvoltând metode de analiză și interpretare științifică a datelor experimentale.

Comunicatul de presă al ESA în limba engleză este disponibil aici.

Mai multe detalii pentru fiecare instrument în parte sunt disponibile aici.

Persoană de contact (ISS): Dr. Lucia A. Popa <lpopa[at]spacescience[dot]ro>

Galerie foto:

În perioda 29 – 30 Ianuarie 2018, în cadrul conferinței “LISA Consortium Meeting – LISA Phase A Activities”, desfăsurată la Institutul Max-Planck de Fizică Gravitațională (Institutul Albert Einstein) din Hanovra, Germania, Institutul de Științe Spațiale a fost reprezentat de către Dr. Ion Sorin ZGURĂ, Director al Institutului de Științe Spațiale, Dr. Laurențiu Ioan CARAMETE, conducător al Laboratorului de Cosmologie și Fizica Astroparticulelor și Dr. Eugeniu Mihnea POPESCU, conducător al Laboratorul de Astrofizică, Fizica Energiilor Înalte și Tehnologii Avansate. În cadrul întâlnirii a fost prezentat stadiul viitoarei misiuni spațiale LISA, misiune de tip L (Large) a Agenției Spațiale Europene, precum și perspectivele contribuției fiecărei parți angajate în colaborare.

LISA (Laser Interferometer Space Antenna) va fi primul observator spațial de unde gravitaționale alcătuit din 3 sateliți uniți prin interferometre laser, asezați în formă triunghiulară, la distanțe de 2.5 milioane de kilometri, care vor urma Pămantul în orbita sa în jurul Soarelui pentru un studiu aprofundat al Universului Gravitațional. Sateliții vor avea caracteristici similare misiunii LISA Pathfinder, care a zburat cu succes în Decembrie 2015 și a testat pentru un an cele mai importante componente tehnice.

Institutul de Științe Spațiale va contribui la misiunea LISA cu sistemul CAS (Constellation Acquisition Sensor), care va avea rolul de verificare a alinierii celor 3 sateliți, asigurând achiziția semnalului laser pe detectorii interferometrici. Împreuna cu sistemul STR (Coarse Star Tracker), CAS va asigura vizualizarea semnalului laser în timpul manevrelor de scanare. Această contribuție este pe deplin susținută de către Agenția Spațială Română (prin programele “Romanian Incentive Scheme”, PRODEX și programe naționale) și se încadrează excelent în strategia instituțională, cât și în strategia națională de cercetare-dezvoltare a României.

La cererea expresă a consorțiului LISA, Agenția Spațială Română (ROSA) a desemnat în calitate de reprezentant în cadrul “LISA National Agency Board” (organism ce cuprinde reprezentanți de la fiecare agenție spațială natională din consorțiu) pe domnul Dr. Marius-Ioan Piso, Președinte și CEO al ROSA, recunoscut de comunitatea științifică ca fiind unul dintre inițiatorii principali ai cercetărilor de radiație gravitațională începând cu anii ’80. De asemenea, Dr. Ion Sorin ZGURĂ, Director al Institutului de Științe Spațiale, a fost numit delegat în cadrul “LISA National Agency Board”.

Misiunea LISA este propusă de un consorțiu internațional format din cercetători din Germania, Italia, Franța, Elveția, Marea Britanie, Spania, Danemarca, Olanda, România, Belgia, Portugalia, Suedia, Ungaria și Statele Unite ale Americii. Lansarea este preconizată pentru 2034, cu o durată de 4 ani, însa misiunea va fi concepută să funcționeze cel puțin 10 ani.

Persoană de contact: Dr. Laurențiu Ioan CARAMETE <lcaramete[at]spacescience[dot]ro>

Galerie foto