Η ανάγκη κατανόησης της φύσης του σύμπαντος μάς οδηγεί σε ολοένα και πιο προχωρημένες επιστημονικές προσπάθειες. Μία από αυτές είναι το φιλόδοξο πρόγραμμα PASIPHAE (Polar-Areas Stellar-Imaging in Polarization High-Accuracy Experiment), το οποίο στοχεύει στην τρισδιάστατη χαρτογράφηση του μαγνητικού πεδίου του Γαλαξία μας, αξιοποιώντας τη δύναμη του ελεύθερου και ανοικτού λογισμικού.
Το πρόγραμμα PASIPHAE: Μια διεθνής συνεργασία
Το PASIPHAE αποτελεί προϊόν διεθνούς επιστημονικής συνεργασίας και έχει τη στήριξη διαφόρων πανεπιστημίων και ερευνητικών ιδρυμάτων. Στην πρωτοβουλία συμμετέχουν:
- Το Πανεπιστήμιο Κρήτης, μέσω της Αστροφυσικής του ομάδας, που περιλαμβάνει το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) και το Ινστιτούτο Θεωρητικής και Υπολογιστικής Φυσικής.
- Το Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics στην Ινδία.
- Το South African Astronomical Observatory (SAAO).
- Το California Institute of Technology (Caltech), ΗΠΑ.
- Το Πανεπιστήμιο του Όσλο.
Η πρωτοβουλία υποστηρίζεται εν μέρει από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας (ERC), ενώ επικεφαλής είναι ο Κωνσταντίνος Τάσσης από το Πανεπιστήμιο Κρήτης. Ξεκίνησε πριν από έξι χρόνια και φιλοδοξεί να αποκαλύψει νέα στοιχεία σχετικά με τη δομή του Γαλαξία, τη δημιουργία των άστρων και τις απαρχές του σύμπαντος.
Σκοπός και στόχοι
Κύριος στόχος του προγράμματος είναι η καταγραφή της πόλωσης του φωτός από εκατομμύρια αστέρες, με σκοπό τη δημιουργία της πρώτης τρισδιάστατης τομογραφικής απεικόνισης του μαγνητικού πεδίου του Γαλαξία. Η πόλωση του αστρικού φωτός, προκαλούμενη από την αλληλεπίδρασή του με τη σκόνη και τα μαγνητικά πεδία του μεσοαστρικού μέσου, αποτελεί κλειδί για την αποκρυπτογράφηση των “αόρατων” δομών του σύμπαντος.
Η αποστολή Gaia του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) προσφέρει ακριβείς μετρήσεις αποστάσεων για αστέρες, και σε συνδυασμό με τα δεδομένα της PASIPHAE, οι επιστήμονες θα μπορούν να ανασυνθέσουν την τρισδιάστατη γεωμετρία του γαλαξιακού μαγνητικού πεδίου. Αυτό θα συμβάλει:
- Στην κατανόηση του ρόλου των μαγνητικών πεδίων στον σχηματισμό άστρων.
- Στην κατανόηση των δυναμικών του μεσοαστρικού μέσου.
- Στη βελτίωση των μελετών του Κοσμικού Μικροκυματικού Υποβάθρου (CMB) μέσω ακριβέστερων χαρτών πρόδρομης πόλωσης (foreground polarisation), απαραίτητων για την ανίχνευση των πρωτογενών βαρυτικών κυμάτων.
Παρατηρητήρια και εξοπλισμός
Η υλοποίηση της αποστολής απαιτεί προηγμένα μέσα. Οι μετρήσεις θα πραγματοποιηθούν από δύο βασικά αστρονομικά παρατηρητήρια:
- Αστεροσκοπείο Σκίνακα στην Κρήτη.
- South African Astronomical Observatory στο Σάδερλαντ της Νότιας Αφρικής.
Το PASIPHAE αξιοποιεί πρωτοποριακά όργανα όπως τα Wide-Area Linear Optical Polarimeters (WALOPs), τα οποία αναπτύσσονται αποκλειστικά για το πρόγραμμα από το Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics στην Ινδία. Αυτά τα πολωσίμετρα είναι σχεδιασμένα ώστε να μπορούν να μετρήσουν με ακρίβεια την γραμμική πόλωση εκατομμυρίων άστρων ταυτόχρονα, σε μεγάλες περιοχές του ουρανού.
Η γραμμική πόλωση του φωτός αποτελεί ένα πολύτιμο εργαλείο για την αστρονομία. Προκύπτει όταν το φως διελαύνει μέσω κοσμικής σκόνης η οποία έχει οργανωθεί σύμφωνα με τα μαγνητικά πεδία του μεσοαστρικού χώρου. Μελετώντας τα πρότυπα πόλωσης, οι επιστήμονες μπορούν να “δουν” τις δομές των μαγνητικών πεδίων που αλλιώς θα παρέμεναν αφανείς.
Η τεχνολογία WALOP επιτρέπει μια ανάλυση υψηλής ακριβείας και ρυθμού, επιτρέποντας την κάλυψη μεγάλου όγκου του ουρανού σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Έτσι, το PASIPHAE φιλοδοξεί να ολοκληρώσει τη χαρτογράφηση μιας σημαντικής περιοχής του Γαλαξία, συμβάλλοντας καθοριστικά στην κατανόηση της δομής του.
Ανοικτή επιστήμη και ελεύθερο λογισμικό
Ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία του PASIPHAE είναι η προσήλωσή του στις αρχές της ανοικτής επιστήμης και του ελεύθερου λογισμικού. Το πρόγραμμα αναπτύσσει και δημοσιεύει τα λογισμικά του εργαλεία, επιτρέποντας σε άλλους επιστήμονες να χρησιμοποιήσουν, να τροποποιήσουν και να συμβάλουν στην ανάπτυξή τους.
Παραδείγματα ανοικτών εργαλείων:
- Toolkit για 3D τομογραφία μαγνητικού πεδίου: Ένα πλήρες λογισμικό εργαλείο για την ανάλυση και οπτικοποίηση της τρισδιάστατης δομής του μαγνητικού πεδίου.
- Κατάλογος πρότυπων πολωτικών αστέρων υψηλής ακρίβειας: Ένα πρότυπο αναφοράς για αστροφυσικά δεδομένα.
- Line-of-sight Inversion Code: Ο κώδικας για την αντιστροφή γραμμής θέασης (line-of-sight inversion), διαθέσιμος στο GitHub με άδεια GPL-3.0 https://github.com/PASIPHAE/line-of-sight-inversion.
Η δημοσίευση των δεδομένων και των εργαλείων επιτρέπει την αναπαραγωγή των πειραμάτων, τη διαφάνεια της επιστημονικής μεθόδου και την επιτάχυνση της επιστημονικής προόδου μέσω της συλλογικής εργασίας.
Πρώιμα αποτελέσματα και μελλοντικές προοπτικές
Ήδη, το PASIPHAE έχει καταφέρει να αποδώσει μια τρισδιάστατη απεικόνιση σημαντικής περιοχής του γαλαξιακού μας συστήματος και του αντίστοιχου μαγνητικού του πεδίου. Αυτή η επιτυχία αποδεικνύει τη βιωσιμότητα της μεθοδολογίας και ενθαρρύνει την επέκταση της προσπάθειας ώστε να καλυφθεί μεγαλύτερο τμήμα του Γαλαξία.
Οι συνέπειες είναι εντυπωσιακές:
- Μπορούμε να ελπίζουμε στην αποκάλυψη της φυσικής της πρώιμης δημιουργίας του σύμπαντος.
- Παρέχονται κρίσιμες πληροφορίες για τη βελτίωση των υπολογιστικών μοντέλων αστρικού σχηματισμού.
- Βοηθά στην αναζήτηση βαρυτικών κυμάτων από τη γέννηση του σύμπαντος.
Το PASIPHAE αντιπροσωπεύει μια μοναδική τομή επιστήμης, τεχνολογίας και συνεργασίας. Μέσα από την αξιοποίηση ανοικτού λογισμικού και διαμοιραζόμενων δεδομένων, ενισχύει τη συλλογική κατανόηση του σύμπαντος και δίνει νέα ώθηση στη σύγχρονη αστροφυσική.
Η δυνατότητα χαρτογράφησης του αόρατου –του μαγνητικού πεδίου– μετατρέπει το PASIPHAE σε ένα έργο ορόσημο που όχι μόνο προωθεί τη γνώση, αλλά και προβάλλει τις αρχές της διαφανούς και προσβάσιμης επιστήμης.
Αυτό το παράδειγμα αποδεικνύει ότι η επιστημονική πρόοδος δεν βασίζεται μόνο σε εξοπλισμό αιχμής, αλλά και στη δύναμη της κοινότητας, της ελεύθερης πρόσβασης στη γνώση και της διεθνούς συνεργασίας.
Πηγή άρθρου: https://interoperable-europe.ec.europa.eu/