България – международна база за радиоастрономически наблюдения

Нова научна инфраструктура позиционира страната ни в топизследователските европейски мрежи

Географско разпределение на LOFAR станциите в Европа и бъдещата българска станция. Източник: ASTRON, БАН

В края на март т.г. една новина от света на науката „потъна“ в морето от тревоги за непознатата пандемия. Институтът по астрономия с Национална астрономическа обсерватория „Рожен“ – БАН, спечели проект. Scientific and Technological Excellence by Leveraging LOFAR Advancements in Radio Astronomy, или накратко STELLAR. Той е одобрен за финансиране от ЕК с близо 900 000 евро по програмата „Хоризонт 2020“ – мярката Twinning. Продължителността му е три години, а целта е нашите радиоинженери и астрономи да продължат да надграждат умения, в конкретния случай за работа с телескопа LOFAR. Очаква се проектът STELLAR да започне да се реализира през септември 2020 г.
През последния половин век знанието ни за Вселената се обогатява с астрономически наблюдения в оптичната, инфрачервената и ултравиолетовата област. Но една област на електромагнитния спектър остава слабо изследвана – нискочестотният радиодиапазон, посочват от Института по астрономия. Затова учените разработват проект за първата българска радиоастрономическа обсерватория – LOFAR-BG. Така страната ни става част от едно от най-мащабните международни изследвания, свързани с панeвропейския радиотелескоп LOFAR. Новата изследователска инфраструктура е одобрена за включване в обновената Пътна карта на България в началото на 2020 г. Впрочем това ще е вторият научен инфраструктурен проект, координиран от учените и астрономите на БАН. Радиоастрономическата обсерватория ще помогне на българските учени да изследват космическите обекти с уникални радионаблюдения.
Българската наблюдателна станция на панeвропейския радиотелескоп LOFAR има 10 години, за да се изгради и развие. Да се създаде висок научен потенциал за провеждане на специализирани астрофизични и геофизични изследвания. Проектът ще допринесе и за обезпечаване на хардуерна и софтуерна поддръжка на телескопа, обработка и съхранение на петабайтови обеми от наблюдателни данни и автоматизиран анализ с изкуствен интелект. Предвижда се и активно сътрудничество и обмен на ноу-хау с бизнеса, както и популяризиране на радиоастрономическите изследвания.
LOFAR-BG станцията ще позиционира България на челно място по радиоастрономически наблюдателни възможности в Югоизточна Европа. Поддръжката и обогатяването на тази уникална научноизследователска инфраструктура ще спомогне за развитието на радиоинженерни и научни теми в сферата на информационните и комуникационните технологии (обработка на сигнали в реално време, анализ на времеви редове и изображения с машинно самообучение, клъстеризиране и съхранение на данни) и трансфер на научен и технологичен ноу-хау от международното LOFAR сътрудничество. Допълнителна цел е да се предизвика и развитие на иновационни компании в радиокомуникационните и ИКТ насоки.
Една от основните и стратегически цели на Проекта е да подпомогне развитието на науката в България. За превръщането ѝ във фактор за развитието на икономика, базирана на знанието и иновационните дейности, категорични са учените.

Какво представлява паневропейският радиотелескоп LOFAR

LOFAR e многофункционален, високоиновативен разпределен нискочестотен радиотелескоп (10 – 250 MHz). Разработен е от нидерландския Институт по радиоастрономия (ASTRON) за изследване на ранната и далечна Вселена, слънчевата активност и земната атмосфера. Той се състои от голям брой иновативни наблюдателни станции с антени тип фазирана решетка, разпределени из цяла Нидерландия и част от Европа. Всичките наблюдателни станции са свързани с оптична високоскоростна връзка. В Южна и Източна Европа все още няма LOFAR станции.
Свръхмодерният LOFAR телескоп е уникален със способността си както да наблюдава голяма част от небето, така и да се използва за изследване на много различни явления, допълвайки традиционните оптични телескопи. Друга особеност на LOFAR наблюденията са огромното количество генерирани данни – около 3 Gb/s на станция. Това е предизвикателство, но и възможност за развитие на нови технологии за обработка, съхранение и анализ на големи бази данни от наблюдения. Понастоящем в Нидерландия има общо 40 LOFAR станции, а в Европа – още 13. Започнат е строеж на още две нови станции – в Латвия и в Италия. Изследванията на LOFAR са съсредоточени в т.нар. Ключови научни проекти (Key Science Projects), които обединяват научните екипи с работата си върху тях. KSP засягат „Епохата на рейонизация в ранната Вселена“, „Проучвания на звездното небе“, „Краткотрайни източници“, „Наука за Слънцето и космическо време“ и „Космически магнетизъм“. Учените от всички държави, опериращи LOFAR станции, имат възможност да се включат активно в тези проекти със свои изследвания и наблюдателни задачи.
LOFAR-BG ще е първата станция в Югоизточна Европа. Освен това голямото Ӝ отстояние от другите станции ще позволи на телескопа да увеличи значително ъгловата резолюция на наблюденията.
С помощта на LOFAR се извършват наблюдения на епохата на рейонизация на Вселената от най-първите звезди. Проучва се звездното небе за нови радиоизточници в слабо изследвания нискочестотен диапазон. Извършват се наблюдения на динамични краткотрайни източници, като свръхмасивни черни дупки и бързо въртящи се неутронни звезди. Изучава се структурата на галактичните магнитни полета. Проследяват се слънчевите изригвания и космическото време. Извършва се диагностика на земната йоносфера и магнитосфера. LOFAR е ценен помощник при сеизмични изследвания на земните пластове и на динамиката на мълниите.