Struktura

Katedra Astrofizyki powstała na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej UŁ w 2008 roku. Profil naukowy katedry nawiązuje częściowo do kilkudziesięcioletniej tradycji badań kosmicznych na Uniwersytecie Łódzkim. Nasza podstawowa działalność jest jednak związana z najnowszymi dziedzinami astrofizyki, inspirowanymi ogromnym rozwojem technik obserwacyjnych promieniowania rentgenowskiego i gamma oraz neutrin. Kilkuosobowa grupa astrofizyków naszej katedry uczestniczy w głównym nurcie badań takich obiektów jak:
– aktywne jądra galaktyk
– pozostałości po supernowych
– układy podwójne z gwiazdami neutronowymi i czarnymi dziurami
– pulsary
– otwarte i kuliste gromady gwiazd
Publikujemy corocznie – w wiodących czasopismach fizycznych – kilkanaście oryginalnych prac naukowych, które zyskują kilkadziesiąt cytowań rocznie.

Pracownicy katedry są uczestnikami projektu MAGIC. Nasze badania prowadzone są we współpracy z zagranicznymi (głównie z Niemiec, Hiszpanii i Włoch) i krajowymi ośrodkami astronomicznymi.

W ramach Katedry Astrofizyki funkcjonuje Pracownia Symulacji Komputerowych

Badania naukowe

Przedmiotem naszych badań są mechanizmy generacji energii, przyspieszania cząstek i emisji promieniowania w obiektach, w których panują skrajne warunki w zakresie pól grawitacyjnych i magnetycznych, relatywistycznych prędkości czy natężenia promieniowania. Tworzymy modele teoretyczne takich zjawisk i weryfikujemy je wykorzystując dane z obserwatoriów satelitarnych w zakresie promieniowania rentgenowskiego i gamma oraz naziemnych teleskopow Cherenkowskich i neutrinowych.

Astrofizyka wysokich energii (W. Bednarek, J. Sitarek)

Możliwości wszechstronnego badania wszechświata uległy zasadniczemu rozszerzeniu w ostatnich dwóch dekadach dzięki technikom kosmicznym (obserwatoria satelitarne) oraz konstrukcji nowoczesnych teleskopów na (i pod) powierzchnią Ziemi. Umożliwiły one obserwacje wszechświata w zakresie wysokich energii odkrywając obiekty o skrajnych własnościach (np. supernowe, pulsary, masywne układy gwiazdowe, gromady kuliste i otwarte gwiazd, jądra aktywnych galaktyk, czy błyski promieniowania gamma). Pracownicy Katedry biorą bezpośredni udział w obserwacjach źródeł promieniowania gamma za pomocą systemu teleskopów MAGIC (na Wyspach Kanaryjskich). Wyniki obserwacji za pomocą obserwatoriów satelitarnych (np. Agile, Fermi), naziemnych (np. HESS, MAGIC, VERITAS) czy podziemnych (AMANDA, IceCube) są konfrontowane z opracowanymi w naszym zespole modelami komputerowymi. W ostatnich latach zaproponowaliśmy szereg rozwiązań modelowych które cieszą się dużą popularnością w społeczności naukowej, np. modele emisji gamma z: (a) kaskad w masywnych układach gwiazdowych, (b) kaskad w jądrach aktywnych galaktyk, (c) pozostałości po supernowych zawierających pulsary, czy (d) gromad kulistych gwiazd.

Astrofizyka czarnych dziur (A. Niedźwiecki)

Badanie bezpośredniego otoczenia czarnej dziury jest jednym z kluczowych problemów współczesnej astrofizyki. Akrecji materii na czarne dziury towarzyszy emisja intensywnego promieniowania rentgenowskiego, produkowanego w bezpośrednim otoczeniu horyzontu zdarzeń – gdzie następuje najsilniejsza dyssypacja energii grawitacyjnej. Jego analiza daje unikalną możliwość badania efektów skrajnie silnego pola grawitacyjnego. Dzięki danym zgromadzonym przez kilkanaście misji kosmicznych działających w ciągu ostatnich 20 lat, astrofizyka czarnych dziur jest obecnie dziedziną dysponującą ogromnym materiałem obserwacyjnym. W badaniach prowadzonych w Katedrze Astrofizyki UŁ skupiamy się na analizie wpływu efektów relatywistycznych, zwłaszcza tych związanych z rotacją czarnych dziur, na procesy akrecyjne i promieniste zachodzące w ich otoczeniu. Podstawowym celem tych badań jest obserwacyjne potwierdzenie, że czarne dziury rotują i że ich otoczenie jest poprawnie opisywane przez metrykę Kerra (jedno z najbardziej podstawowych przewidywań fizyki klasycznej nie zweryfikowane doświadczalnie).

Symulacje pęków atmosferycznych (D. Sobczyńska)

Obserwacje kosmicznych źródeł promieniowania gamma są przeprowadzane za pomocą naziemnych teleskopów czerenkowskich. Analiza tak zbieranych danych eksperymentalnych jest możliwa w oparciu o wyniki symulacji zarówno rozwoju pęków w atmosferze jak i przewidywanych różnic w odpowiedziach detektorów na sygnały pochodzące od kaskad zainicjowanych przez pierwotne promieniowanie gamma pochodzące ze źródeł a innych cząstek promieniwania kosmicznego (głównie hadronów). Pracownicy naszej Katedry w oparciu o wyniki symulacji rozwoju pęków przy pomocy programu CORSIKA analizuja możliwości rejestracji niskoenergetycznego promieniwania gamma przez teleskopy w działającym obecnie obserwatorium MAGIC oraz w planowanym obserwatorium CTA (Cerekov Telescope Array). Z jednej strony badamy mozliwości lepszego odróżniania obrazów pęków gammowych od hadronowych np. poprzez analizę czasu rejestrowanych sygnałow. Z drugiej strony szczególnie interesuje nas znalezienie ograniczeń efektywności pomiaru (przy niskich energiach pierwotnych), które wynikają z procesów fizycznych związanych z rozwojem pęków w atmosferze.