PRIMA PAGINA   INTERVIURI   CONTACT

 

 


inperspectiva.ro

 

 


 

STIINTA


inperspectiva.roGalaxiile

Dr. Bogdan Adrian Pastrav - Institutul Astronomic Bucuresti

 

 

 

Dr.Bogdan Pastrav. Pasiunea pentru astronomie

Pasiunea mea pentru astronomie a inceput inca din timpul liceului, aproape simultan cu momentul in care am inceput sa indragesc fizica. As putea spune ca initial a fost pasiunea pentru spatiul cosmic si tot ce exista acolo. Ca urmare, nu scapam nici un documentar la televizor sau articol in ziare sau reviste  in care se vorbea despre spatiul cosmic, Univers, galaxii sau stele. Eram fascinat si ma gandeam, cum ar fi ca intr-o zi sa studiez si eu acest domeniu vast si poate sa gasesc raspunsuri la unele din intrebarile pe care mi le puneam inca de atunci. Pana sa ajung in acel punct stiam insa ca este o cale destul de lunga. Insa m-am hotarat sa urmez toti pasii de care e nevoie pentru a ajunge sa fac cercetare in astronomie, indiferent de cat timp, munca si sacrificii va fi nevoie.

Intre timp imi mai cumparam reviste si carti scrise la un nivel cat de cat accesibil (pentru publicul mai larg, sa zicem) pentru a capata unele notiuni de astronomie sau astrofizica.

La noi insa Astrofizica nu mai exista ca directie de studiu la facultate. Asa ca am urmat Facultatea de Fizica, apoi la master m-am specializat in Interactii Nucleare si Particule Elementare, un alt domeniu de care am fost atras si care are conexiuni cu astrofizica. Am avut si sansa sa lucrez in institutul de la Magurele pe teme de astrofizica nucleara si in 2009 am fost acceptat cu bursa doctorala la Universitatea Central Lancashire, in Preston, Marea Britanie, in Institutul Jeremiah Horrocks (numit asa dupa numele primului astronom care a prezis si observat tranzitul lui Venus in anul 1639, in apropiere de Preston). Am fost extrem de bucuros caci aveam sansa sa fac cercetare in astrofizica intr-una din tarile cu traditie si cu unul din cele mai inalte nivele de cercetare si finantare in acest domeniu.

Poate parea surprinzator, dar pana in prezent nu mi-am achizitionat un telescop cu care sa observ cerul noptii. Locuind in Bucuresti cea mai mare parte a vietii, unde atmosfera este din ce in ce mai poluata, m-am gandit ca nu este tocmai o investitie buna.

 

 

inperspectiva.roDoctorand in  in Anglia

Inainte de a incepe doctoratul, sigur ca erau multe subiecte si domenii care ma interesau in astronomie si astrofizica. Pe parcursul si spre finalul doctoratului acestea s-au cristalizat in cateva, influentate intr-o anumita masura de tema proiectului pe care l-am facut - “Efectele prafului cosmic asupra parametrilor fotometrici ai galaxiilor spirale”- dar si de lectura suplimentara necesara. Ca sa le numesc, acestea ar fi: modele de praf cosmic (interstelar), formarea si evolutia prafului interstelar, modelarea distributiei de energie spectrala a galaxilor, modele de formare a  galaxiilor, evolutia morfologica si structurala a galaxiilor, metode de clasificare a acestora.

Avand in vedere ca eram nou venit in acest domeniu, a trebuit la inceput sa recuperez din decalajul in cunostinte pe care il aveam fata de alti colegi care avusesera astrofizica ca directie de studiu in facultate sau la master. Asa ca pe langa articolele pe subiecte legate de tema proiectului meu citeam si multe alte articole, capitole de carti pentru a-mi crea un background solid de cunostinte generale de astronomie si astrofizica.

Mediul de lucru era diferit in Preston fata de cel cu care eram obisnuit in tara, in opinia mea fiind mai profesionist, cu oameni mai motivati si mai preocupati de cercetare. Mi-a placut faptul ca era un institut nu foarte mare, dar internationalizat, cu studenti si cercetatori din tari de pe mai toate continentele. La fel si University of Central Lancashire in ansamblul ei. Caci si Marea Britanie e o tara cosmopolita, fapt ce l-am descoperit destul de repede.

Totul era mai bine organizat, atat in institut cat si in universitate. Aveai parte de mai putina birocratie ca in tara, iar cei de acolo erau foarte binevoitori si gata sa te ajute cu orice problema ai fi avut. De aceea, aveai mai mult timp la dispozitie pentru   cercetare si mai putine griji legate de alte aspecte auxiliare.

Intr-o saptamana obisnuita, in afara de timpul petrecut in fata computerului lucrand la proiect sau citind articole, aveam de obicei un seminar la care mergeam tinut de astronomi de la alte universitati din Marea Britanie sau din alte tari. O vreme s-a organizat de catre doctoranzi o discutie saptamanala pe diverse subiecte de astrofizica, discutiile avand loc dupa lecturarea unor articole in prealabil stabilite sau pe urma noilor articole aparute in decursul ultimei saptamani. Acest lucru este ceva obisnuit in institutele din multe tari. La noi insa nu am auzit sa se organizeze asa ceva, pe undeva.

Pe langa aceasta, joi de la ora 11 era “Donuts meeting”,sfanta pentru cei mai in varsta de acolo, in care cei din institut veneau si serveau o gogoasa si cafea si discutau pe diverse teme, nu neaparat de serviciu. Prin rotatie, fiecare dintre noi aveam sarcina sa cumparam gogosile si sa pregatim cafeaua. La finalul saptamanii, vinerea de la ora 17.30 era “Friday Pub”, unde cine voia putea sa vina sa bea o bere cu ceilalti colegi si sa relaxeze.

Ca pentru orice doctorand cred, volumul de lucru a crescut odata cu trecerea timpului, asa ca in ultimul an din cei aproape patru petrecuti acolo am fost cel mai ocupat cu scrierea articolelor stiintifice si a tezei de doctorat. Pe parcursul doctoratului am calatorit in diverse locuri pentru a-mi prezenta rezultatele obtinute la conferinte internationale.

A fost mai greu in primul an pana m-am adaptat cu stilul de viata de acolo si cu felul de a fi al oamenilor. A fost mai dificil sa ma imprietenesc cu britanicii,cel putin in primul an, desi sunt o fire foarte sociabila, asa ca majoritatea prietenilor cu care imi petreceam timpul liber erau in majoritate straini ca si mine, fie veniti la studii, fie la munca. Am crezut initial ca poate e doar impresia mea, ca sunt mai reci si mai greu de relationat cu ei. Insa alti prieteni de diverse nationalitati au avut experiente similare asa ca mi-am dat seama ca acesta e adevarul.

Per total, Marea Britanie a fost o experienta frumoasa si foarte utila, atat pe plan profesional cat si pe plan personal, cultural si social.


inperspectiva.ro

Panorama interactiva


 

 


 

inperspectiva.ro

Galaxii – cand au fost observate prima data si de catre cine?

La inceputul secolului trecut, astronomii credeau ca galaxia noastra e tot ce exista in Univers. De fapt denumirea de galaxie nu exista la acel moment. Fara sa realizeze ce reprezinta de fapt, astronomi, dar si oameni obisnuiti observasera chiar si cu ochiul liber cateva galaxii din Grupul Local (din care face parte si Calea Lactee), printre care Calea Lactee, Andromeda, Omega Centauri, Micul Nor Magelanic, Marele Nor Magelanic, Messier 83, Centaurus A, etc.. Insa, la acea vreme, le catalogau ca fiind nebuloase sub forma de spirala sau nor. In 1919 insa, Edwin Hubble a reusit sa obtina imagini ale unor stele foarte slab stralucitoare din nebuloasa Andromeda si a reusit sa determine distanta la care acestea se aflau cu ajutorul unei metode bazate pe observatia stelelor variabile foarte stralucitoare. Comparand distantele astfel masurate cu cele corespunzatoare celor mai indepartate stele observate in galaxia noastra, a descoperit ca primele sunt de aproximativ zece ori mai indepartate si ca de fapt nebuloasa Andromeda este galaxia cu acelasi nume, pe care o stim azi (in anul 1923). Asta insemna ca nebuloasele spirala mai indepartate si mai putin luminoase erau probabil alte galaxii mai indepartate.

Azi se estimeaza ca numarul galaxiilor din Univers este in jur de 100 de miliarde.

 

 

Galaxii

Prima clasificare a galaxiilor, care a ramas si pana astazi - desi noi criterii si metode de clasificare au fost adaugate intre timp ca urmare a observatiilor din in ce mai in detaliu – este cea propusa de Edwin Hubble in anul 1936- cunoscuta si ca schema sau diagrama lui Hubble. Este o metoda de clasificare dupa morfologia galaxiilor si este traditional reprezentata sub forma unei furci cu doua ramuri – “Hubble’s fork”.  Astfel, dupa observatiile facute, Hubble clasifica galaxiile in patru categorii principale: eliptice, lenticulare, spirale si iregulate (cele care nu se incadreaza in nici una din primele trei categorii). Un pic contra intuitiv, galaxiile eliptice sunt numite si “early type”, iar cele spirala “late type”, asta desi cele eliptice sunt mult mai “batrane” decat cele spirala.

Tipurile de galaxii eliptice (notate E) sunt pozitionate in stanga diagramei, asezate de la stanga la dreapta in ordine crescatoare a elipticitatii acestora, de la cele mai rotunde (de forma aproximativ sferica, notate E0) pana la cele mai turtite (de forma elipsoidala, notate E3, E5, E7). Galaxiile eliptice sunt in general foarte vechi, lipsite aproape in totalitate de praf  interstelar si gaz, in care stele noi nu mai iau nastere. In limbajul de specialitate, sunt considerate galaxii “rosii”, o clasificare conform culorii, unde insa culoarea nu are acelasi inteles ca in vorbirea curenta. Am spus in general, caci astronomii au descoperit destule exemple de galaxii eliptice in care exista si praf si gaz si unde se formeaza inca stele, fiind mai degraba “albastre” – adica mai tinere, decat galaxiile eliptice clasice, rosii si fara activitate stelara.

Galaxiile spirale pe de alta parte parte, prezinta un disc de o anumita grosime, in care stelele sunt situate in 2-3 brate dispuse sub forma de spirala, si un nucleu / sferoid (“bulge”) in regiunea centrala – o aglomerare de stele mai batrane. Aceste galaxii se situeaza in partea din dreapta a diagramei lui Hubble, pe cele doua ramuri de care aminteam anterior. Sunt impartite in doua ramuri in prima faza deoarece aproximativ 2/3 din galaxiile spirale prezinta o bara in regiunea centrala – cele din ramura de sus sunt cele simple (notate S) iar cele din ramura de jos sunt cele ce contin si o bara (notate SB).

Continuand cu diferentierea, in fiecare ramura galaxiile spirale pot fi impartite dupa proeminenta nucleului si distributia bratelor spirale. Astfel, cele cu un nucleu mai mare si proeminent / luminos si cu brate spirale strans distribuite (intr-o forma regulata) sunt clasificate ca Sa (respective SBa pentru cele din ramura de jos). Pe masura ce importanta nucleului scade iar bratele spirale sunt mai dezordonate, mai neregulate si cu o orientare mai accentuata in directie radiala, galaxiile sunt numite Sb, Sc, Sd, Sm (respectiv SBb, SBc, SBd, SBm), iar in final se ajunge la cele iregulate, numite Irr, in care o structura sub forma de spirala nu este observata. De multe ori insa, astronomii folosesc doua litere mici atunci cand galaxiile respective se incadreaza undeva intre aceste categorii (de exemplu Sbc).

Odata cu observatiile din ce in ce mai in detaliu, galaxiile spirale au fost diferentiate si mai bine, adaugandu-se litere suplimentare in clasificare pentru inele, lentile, diferite tipuri de bare sau structuri in regiunea centrala.

Galaxiile lenticulare, notate S0, sunt un tip intermediar de galaxii, situat in partea centrala a diagramei Hubble, intre eliptice si cele spirale. Diferenta dinte acestea si galaxiile spirale este absenta structurii sub forma de spirala din discurile lor, precum si absenta activitatii de formare a stelelor.

Personal, sunt interesat in mod special de formarea si evolutia galaxiilor spirale. Galaxiile eliptice au fost considerate o vreme ca anoste si neinteresante de catre unii cercetatori, insa odata cu observarea unor eliptice iesite din tipar, acestea au inceput sa atraga din nou atentia si sa fie mai intens studiate.

inperspectiva.ro

Cum se formeaza si evolueaza galaxiile?

Este o intrebare la care astronomii inca nu au un raspuns sigur deoarece teoriile si modelele lor nu pot inca reproduce pe deplin datele observationale.

Teoriile actuale afirma ca in faza incipienta existau halouri de materie intunecata si gaz (hidrogen atomic si molecular). Prin interactii cu alte astfel de structuri, aglomerarea de gaz colapseaza, devine mai concentrata si capata moment cinetic, incepand sa se roteasca din ce in ce mai repede. In final, acest proces da nastere unui disc subtire, cu viteza de rotatie mare. Tot acest proces a fost simulat numeric cu ajutorul calculatoarelor foarte performante.

In etapa urmatoare, galaxiile spirale formate evolueaza prin acumularea graduala de noi cantitati de materie datorita atractiei gravitationale (proces cunoscut ca acretie) – in special nori de gaz sau praf interstelar din vecinatatea acestora, sau prin contopirea cu galaxii satelit ce orbiteaza in apropiere – fapt ce produce cresterea dimensiunii discului de la interior catre exterior prin acumularea de stele, gaz si praf interstelar in zona periferica a discului (scenariul “inside-out”) si declansarea formarii de noi stele in acele zone. Exista insa o problema cu acest model, caci numarul galaxiilor satelit (pitice) din jurul galaxiilor mai mari nu este suficient ca sa explice in totalitate evolutia structurala a galaxiilor spirale (altfel spus, simularile numerice dau nastere la prea multe galaxii satelit in jurul galaxiilor spirale).  O alta problema a modelelor actuale este faptul ca in urma simularilor apar prea multe procese de contopire si interactie a galaxiilor (“mergers”).

Galaxiile spirale aflate in clustere (structuri compuse din zeci pana la mii de galaxii gravitational legate) pot suferi transformari morfologice importante datorita interactiei cu mediul din cluster, devenind galaxii lenticulare. Astfel, o mare parte din gazul si praful din discuri este ejectat in exterior, iar procesul de formare de noi stele atenuat si chiar stopat. Interactiile marginale cu alte galaxii din cluster pot contribui la acest proces.

Galaxiile eliptice iau nastere prin “ciocnirea” si contopirea a doua galaxii spirale mai masive (avand mase similare), proces in urma caruia cele doua discuri sunt distruse (fapt demonstrat prin simulari numerice). Ulterior, elipticele evolueaza prin acretie de materie de la alte galaxii mult mai mici pe care le absorb, devenind mai masive si mai mari.


inperspectiva.ro

Panorama interactiva


 

 


 

Care este cea mai indepartata galaxie?

Raspunsul la aceasta intrebare poate fi corect la momentul actual, insa nu si in viitorul apropiat. Aceasta deoarece in ultimii 20 de ani au fost descoperite periodic galaxii din ce in ce mai indepartate si deci, mai “batrane”. Astfel, pana in prezent cea mai indepartata galaxie este UDFy-38135539, aflata in constelatia Fornax, descoperita in August-Septembrie 2009 folosind date de la telescopul spatial Hubble,si fiind apoi confirmata spectroscopic prin observatii cu VLT (Very Large Telescope), situat la Paranal, in desertul Atacama (Chile). Aceasta galaxie exista cu doar 650 de milioane de ani dupa Big Bang (cu aproximativ 13.1 miliarde de ani in urma). Ceea ce este inca greu de inteles de astronomi este cum de aceasta galaxie si altele de varste apropiate erau deja asamblate asa de timpuriu in evolutia Universului si de asemenea cum de formeaza stele cu o rata asa mare.

Progresul tehnologic impresionant realizat in constructia telescoapelor din ce in ce mai mari si mai senzitive a permis aceste descoperiri. In viitorul apropiat, odata cu intrarea in functiune a Giant Magelan Telescope (2020) si a James Webb Space Telescope (2018), limitele actuale de observatie vor fi impinse si mai mult, astfel incat galaxii si mai indepartate vor fi descoperite, poate chiar primele galaxii formate.

 

inperspectiva.ro

 

inperspectiva.roGalaxiile sunt legate intre ele ?

Toate galaxiile din Univers se situeaza fie izolate fie in grupuri sau clustere. Calea Lactee se afla de asemenea intr-un grup, numit Grupul Local, ce contine 54 de galaxii, grup in care se gasesc si Andromeda sau Messier 31, cum mai este cunoscuta de astronomi, Messier 33, Marele Nor Magelanic, dar si Micul Nor Magelanic, precum si alte galaxii mai mici, iregulate, pitice eliptice, pitice iregulate. Sunt si grupuri mai mici care contin doar cateva galaxii, cum ar fi Stephan's Quintet.

Multe galaxii sunt legate gravitational intre ele, neputand scapa una de cealalta. In final, ele se vor contopi una cu cealalta, cum se va intampla cu galaxia noasta si cu Andromeda.

Interactiunile gravitationale dintre galaxii sunt mai frecvente in mediile mai aglomerate, mai dense.

Clusterele, spre deosebire de grupuri, contin un numar foarte mare de galaxii, de exemplu clusterul Coma sau superclusterul Virgo. Galaxiile eliptice au fost observate ocupand pozitii mai apropiate de centrul clusterului, in zone cu densitati mai mari, in timp ce galaxiile spirale ocupa pozitii mai periferice.

 

 

Calea Lactee

Galaxia in care se afla si sistemul nostru solar este o galaxie spirala tipica, avand un nucleu de tip “boxy/peanut” si o bara in regiunea centrala, aceasta din urma observata  abia in 2005, asa cum se asteptau si astronomii.

Este cel mai bun si mai accesibil “laborator” de astronomie pe care cercetatorii il au la dispozitie, pentru foarte multe studii de formare si evolutie a galaxiilor, de fizica stelelor, a mediului interstelar, de formare si evolutie a stelelor, a prafului cosmic, studii de formare si evolutie a elementelor chimice. Astfel, multe modele au fost calibrate pe datele provenite de la observatii ale galaxiei Calea Lactee, pentru a fi aplicate ulterior in studii ale altor galaxii. De exemplu, putem aminti aici modele de evolutie stelara, a populatiilor de stele, coduri de evolutie chimiodinamica a elementelor, modelele de praf cosmic, modele de structura a galaxiilor, modele de formare si evolutie a discurilor si nucleelor galactice (si a galaxiilor in ansamblu) si lista ar putea continua.

 

 

inperspectiva.roCe este praful interstelar?

Studiul prafului cosmic din mediul interstelar este deosebit de important in multe ramuri ale astrofizicii extragalactice si stelare. Astfel, o cunoastere precisa a proprietatilor, compozitiei, distributiei si formei grauntelor de praf precum si a modului in care se formeaza si se distrug acestea aduce contributii in validarea si rafinarea diverselor modele de formare si evolutie a galaxiilor, de evolutie stelara, evolutie chimica a mediului interstelar si deci a elementelor chimice sau a celor de structura si morfologie a galaxiilor.

De asemenea, este posibil ca unele din moleculele ce ne alcatuiesc pe noi oamenii sa provina din mediul interstelar, din praful cosmic. Aceasta deoarece grauntele de praf cosmic contin aproximativ 2/3 din carbonul din mediul interstelar, precum si aproape 90% din siliciu, magneziu, fier. Aceste graunte de praf, continand aceasta multitudine de elemente chimice, s-au format in exploziile supernovelor de tip II, dar si in atmosfera stelelor AGB (stele din ramura asimptotica a gigantelor), prin sublimare. Ulterior, cantitati mari de praf interstelar au contribuit la formarea planetelor solide, cum este si Pamantul,  elemente esentiale aparitiei si sustinerii formelor de viata fiind continute in acesta. Putem spune deci, ca noi suntem pulbere de stele.

Pana in prezent, cercetarile efectuate au relevat ca grauntele de praf sunt in principal constituite din silicati, grafit, carbon amorf, diamant, gheata, oxizi de fier si goluri (grauntele mai “mari”), hidrocarburi policiclice aromatice (grauntele mai mici).

Ca distributie spatiala in galaxiile spirale, praful cosmic se situeaza fie in tot volumul discului (distributia difuza), fie in norii de hidrogen molecular si monoxid de carbon din jurul stelelor nou formate sau in curs de formare (distributia localizata). Galaxiile eliptice contin foarte putin praf cosmic sau in multe cazuri acesta nu exista.

Distributia difuza a praful cosmic distorsioneaza imaginea galaxiilor, inducand schimbari in valorile parametrilor fotometrici ai galaxiilor spirala masurati de observatori. De aceea este important de evaluat si modelat efectele de praf, acesta fiind si subiectul tezei mele de doctorat, asa cum am amintit mai devreme.

De asemenea, praful absoarbe o parte din radiatia electromagnetica provenita de la galaxii (mai precis cea in ultraviolet si optic) si o reemite in infrarosu, interactioneaza cu norii de hidrogen atomic si molecular, producand o scadere a temperaturii acestora.

 

 

Cercetator la Institutul Astronomic din Bucuresti

Da, de o luna si jumatate sunt cercetator stiintific la Institutul Astronomic al Academiei Romane din Bucuresti.

Sigur, dupa experienta din UK, totul pare si este diferit aici. Avand in vedere ca am mai lucrat inainte in tara intr-un institut de cercetare (la Magurele), nu pot spune ca m-a surprins. Eu insa privesc aceasta perioada ca pe una de tranzitie. Caci desigur ca imi doresc sa continui sa fac cercetare in astrofizica tot in afara tarii, cel putin pentru urmatorii ani, pentru a capata cat mai multa experienta si a realiza o parte din ceea ce mi-am propus. Dupa care as dori sa formez aici un grup de cercetare axat pe domeniul meu de expertiza si sa atrag studenti entuziasti si dornici sa faca cercetare in astrofizica.


inperspectiva.ro


      PRIMA PAGINA   INTERVIURI   CONTACT