„Kosmologia to poszukiwanie odpowiedzi na pytania, w jaki sposób wszechświat zmieniał się od początku aż po dziś dzień, jak utworzyły się galaktyki oraz skomplikowana trójwymiarowa siatka, jakby gąbka, w której galaktyki się układają. Chcemy dowiedzieć się, jaka jest w tym rola ciemnej materii, ciemnej energii... czyli znaleźć +przepis na Wszechświat+. Polska kosmologia jest silna i możemy być z niej dumni” - powiedziała PAP jedna z prelegentek sympozjum, dr hab. Agnieszka Pollo.

Dawna uczennica patrona sympozjum pracuje przy jednym z największych obecnie przeglądów odległych galaktyk „The VIPERS survey”. Projekt prowadzi prof. Luigi Guzzo z Włoch, a oprócz Polaków i Włochów biorą w nim udział Francuzi i Brytyjczycy. Grupa ponad 40 osób od 2008 r. prowadzi obserwacje przez ośmiometrowy teleskop Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile.

„Mamy już pomierzone prawie sto tysięcy galaktyk. Przygotowujemy bardzo dokładną, trójwymiarową mapę wszechświata, ale takiego, jakim był on 8-9 mld lat temu. Celem tego przeglądu jest próba odpowiedzenia na pytanie o to, czym jest ciemna energia. Tak się składa, że działanie ciemnej energii właśnie wtedy zaczęło być widoczne we Wszechświecie” - mówi dr hab. Pollo.

W codziennej pracy uczona zajmuje się wielkoskalową strukturą Wszechświata. Jak wyjaśnia, pojedyncze kropeczki, które widzimy, to właśnie galaktyki. Tworzą one skomplikowaną trójwymiarową sieć. Gromadzą się w grupy, w gromady, do tych gromad spływają filamentami galaktyki i układają się w ściany. Między tymi ścianami są olbrzymie pustki, gdzie prawie nie ma galaktyk. Skąd się wzięła ta cała struktura, jak wyewoluowała? Oto zagadki, jakie próbują rozwiązać kosmolodzy zgromadzeni w Warszawie.

Prof. dr hab. Ewa Łokas z Centrum Astronomicznego PAN im. Mikołaja Kopernika w Warszawie, również dawna studentka prof. Romana Juszkiewicza zaczynała od teoretycznych analiz, teraz zajmuje się kształtem i ewolucją galaktyk. Prof. dr hab. Bożena Czerny z CA PAN i dr hab. Agnieszka Janiuk z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN biorą udział w sesji poświęconej roli kwazarów w kosmologii.

Kwazary to bardzo ciekawe, najjaśniejsze, stale świecące źródła we wszechświecie. Przez długi czas zagadką był mechanizm, który powoduje, że źródło o bardzo małych rozmiarach potrafi być świetnie widoczne z odległości miliardów lat świetlnych. Wygląda na to, że silniczkiem napędzającym kwazar, jest supermasywna czarna dziura, jaka znajduje się w każdej większej galaktyce, w naszej też. Wokół niej czasami się formułuje dysk, powstały wskutek przyciągnięcia materii. Jeżeli czarna dziura „pożera” jakąś galaktykę, to wtedy rozpędzona materia w tym dysku świeci. Uczeni zajmują się tym, jak to naprawdę się dzieje.

Dzięki dobremu zrozumieniu, jak działa kwazar, można go używać, jako zegarka czy też świecy standardowej. Jeden z najważniejszych problemów kosmologii jest w gruncie rzeczy bardzo prosty – to mierzenie odległości. W tym celu wykorzystywane są bardzo skomplikowane metody, jest szansa, że da się do tego zatrudnić również kwazary.

Z kolei prof. dr hab. Marek Biesiada z Uniwersytetu Śląskiego prezentuje możliwości soczewkowania grawitacyjnego. Metoda ta jest oparta na obserwacji, że światło przechodząc blisko masywnego ciała, jest przez to ciało przyciągane. Na podstawie tego, jak deformuje się światło odległych źródeł, naukowcy próbują odtwarzać rozkład ciemnej materii we Wszechświecie.

Organizatorami sympozjum „Nieliniowy Wszechświat” są: Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego UW (ICM), Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN, Centrum Fizyki Teoretycznej PAN oraz dwie kolejne instytucje reprezentowane m.in. przez dr Pollo – Narodowe Centrum Badań Jądrowych oraz Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Jakie metody pozwalają badaczom odpowiadać na fundamentalne pytania? Pierwsza to obliczenia, czyli próby wyprowadzania równań i rozwiązywania ich. Jednak nie wszystkie równania dają się po prostu rozwiązać, a nawet zapisać w prostej postaci. Dlatego potrzebne są symulacje komputerowe, w których można uwzględnić znacznie więcej efektów. W komputerze symuluje się sztuczne wszechświaty, od momentu, jaki nastąpił tuż po wielkim wybuchu, kiedy to materia zaczęła się skupiać i ewoluować. Trzeci nurt to obserwacje, ich analiza oraz próba powiązania obserwacji z teorią i symulacjami.

Duża część sympozjum poświęcona jest symulacjom. Pod kierunkiem dra Wojciecha Hellwiga prowadzona jest w ICM jedna z największych symulacji kosmologicznych na świecie, nazwana COpernicus COmplexio (COCO). Zagadka Kopernika, jeżeli uda się ją rozwiązać, czyli przeprowadzić analizę jej wyników, może odpowiedzieć na pytania dotyczące natury ciemnej materii. Ciemna materia zdradza swoje istnienie jedynie w sposób pośredni. Nie emituje światła, a o jej obecności astronomowie wnioskują na podstawie oddziaływań grawitacyjnych z normalną materią.

Prof. dr hab. Roman Juszkiewicz jest nazywany ojcem polskiej kosmologii. Po ukończeniu Uniwersytetu Moskiewskiego im. W. Łomonosowa, gdzie jego opiekunem naukowym był Jakow Zeldowicz, w 1976 roku związał się z warszawskim ośrodkiem astrofizyki. Jego praca doktorska, „O słabonieliniowych zaburzeniach w modelu Friedmana” jest używanym do dziś podręcznikiem kosmologii. Był pracownikiem Uniwersytetu Zielonogórskiego oraz Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika Polskiej Akademii Nauk.

Jak wspominał podczas sympozjum jego współpracownik i przyjaciel, dr Stanisław Bajtlik, profesor był wyjątkowym człowiekiem. Był hojny w dzieleniu się ideami. Mniej zależało mu na osobistym sukcesie, niż na rzeczywistym rozwiązaniu problemu naukowego. Dzielił się przyjemnością rozwiązywania problemów z innymi ludźmi. Obecnie uczeni, którzy kontynuują jego dzieło, poszli w jego ślady lub dokonali podobnych wyborów zawodowych, zamierzają pod patronatem Romana Juszkiewicza cyklicznie spotykać się w Polsce i dzielić problematyką swoich badań.

Patronat nad pierwszą z cyklu takich konferencji objęło ICM. Centrum badawcze nauk obliczeniowych dysponuje wielkoskalową infrastrukturą informatyczną i informacyjną, jak komputery dużej mocy, systemy przetwarzania danych i szerokie spektrum oprogramowania naukowego oraz narzędziowego. To tu prowadzony jest projekt OCEAN, wielka inwestycja w rozwój infrastruktury informatycznej nauki. W Warszawie budowane jest Centrum Kompetencji skoncentrowane wokół problematyki Wielkich Danych (Big Data).

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Olszewska

kol/ mki/