Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego zaprasza kandydatów na studia doktoranckie z astronomii w Szkole Doktorskiej Nauk Ścisłych i Przyrodniczych Uniwersytetu Warszawskiego
Obserwatorium Astronomiczne UW jest wiodącą instytucją astronomiczną w Polsce. Ma wysoką światową pozycję w dziedzinie wielkoskalowych przeglądów fotometrycznych nieba dzięki prowadzonym od ponad dwudziestu lat projektom OGLE i ASAS. Nasi Pracownicy aktywnie uczestniczą również w tak znanych światowych projektach, jak HESS i CTA (obserwacje w wysokich energiach), LIGO/VIRGO (fale grawitacyjne) oraz misjach satelitarnych takich jak Gaia (masowa astrometria, zjawiska przejściowe).
Doktoranci w Obserwatorium mają możliwość współpracy ze znakomitą kadrą naukową oraz aktywnego udziału w projektach prowadzonych przez OAUW lub w ramach współpracy międzynarodowej. Publikują prace w renomowanych czasopismach astronomicznych, prezentują swoje wyniki na międzynarodowych konferencjach naukowych.
Zgodnie z nową ustawą o szkolnictwie wyższym i nauce od 2019 r. astronomiczne studia doktoranckie na Uniwersytecie Warszawskim odbywają się w ramach Szkoły Doktorskiej Nauk Ścisłych i Przyrodniczych i trwają 4 lata. Doktorantom przysługuje (z mocy ustawy) stypendium w wysokości min. 2370 zł brutto w pierwszych dwóch latach nauki oraz 3650 zł w kolejnych dwóch, po pomyślnym przejściu oceny śródokresowej. Obserwatorium deklaruje dofinansowanie studentów przyjętych w rekrutacji 2022/23 do kwoty min. 4000 zł brutto średnio miesięcznie w okresie do oceny śródokresowej i 4500 zł po tej ocenie, w formie zwiększenia kwoty stypendium.
Osoby zainteresowane podjęciem studiów doktoranckich proszone są o kontakt z potencjalnymi opiekunami, zgodnie z poniższą listą proponowanych tematów. Formalny proces rekrutacji odbędzie się w 2022 r. w dwóch turach. Rejestracja wniosków w drugiej turze od 1 kwietnia do 19 maja. Pełen harmonogram oraz szczególowe instrukcje na stronie Szkoły Doktorskiej: Rekrutacja 2022/23 – Astronomia
Szczegółowe zasady rekrutacji oraz wysokość stypendiów płatnych z projektów zewnętrznych będą określone oddzielnie. Zachęcamy do wczesnego kontaktu z potencjalnymi promotorami.
Jednym z kluczowych zadań astrofizyki jest zrozumienie, jak powstają układy planetarne. Koniecznym elementem jest poszukiwanie planet pozasłonecznych, w tym planet podobnych do tych znanych z Układu Słonecznego. Masywne planety w Układzie Słonecznym są na orbitach na tyle szerokich, że trudno jest odkryć ich pozasłoneczne odpowiedniki z wykorzystaniem technik tranzytów i prędkości radialnych. Najtrudniej jest znaleźć planety na orbitach podobnych do Urana i Neptuna. Tego typu planety są jednak odkrywane metodą mikrosoczewkowania grawitacyjnego, która pozwala także na badanie planet swobodnych, czyli takich, które nie krążą wokół żadnej gwiazdy. Oba typy planet były już odkrywane przez warszawski zespół OGLE, który obserwuje zjawiska mikrosoczewkowania od prawie 30 lat.
Doktorant/-ka będzie zajmować się analizą istniejących danych (głównie z projektu OGLE), planowaniem i prowadzeniem dodatkowych obserwacji naziemnych, jak też planowaniem obserwacji przyszłego satelity NASA – Kosmicznego Teleskopu Nancy Grace Roman.
Milion układów podwójnych w projekcie OGLE
Opiekun: prof. dr hab. Igor Soszyński (soszynsk at astrouw.edu.pl)
Przynajmniej połowa wszystkich gwiazd wchodzi w skład układów podwójnych lub wielokrotnych. Układy podwójne gwiazd odgrywają szczególną rolę we współczesnej astrofizyce, gdyż wykorzystywane są w wielu kluczowych badaniach: do wyznaczania mas, rozmiarów, temperatur powierzchniowych i jasności absolutnych gwiazd, a także do precyzyjnych pomiarów odległości w naszej Galaktyce oraz poza nią. Znacząca część układów podwójnych wykazuje zmienność fotometryczną, która może być wynikiem szeregu zjawisk, takich jak zaćmienia, zniekształcenia gwiazd przez wzajemne oddziaływanie pływowe, odbijania przez jeden ze składników układu światła emitowanego przez drugi składnik, procesy związanych z przepływem masy między składnikami (zmienne kataklizmiczne), itd.
Baza danych fotometrycznych wielkoskalowego przeglądu nieba OGLE zawiera precyzyjne krzywe blasku około dwóch miliardów gwiazd, z czego przynajmniej milion obiektów wykazuje wyraźne zmiany jasności spowodowane podwójnością. Doktorant/-ka zajmie się poszukiwaniem, klasyfikacją i analizą układów podwójnych przy wykorzystaniu danych OGLE oraz innych przeglądów nieba. Preferowani są kandydaci z doświadczeniem w badaniu układów podwójnych oraz analizie dużych zbiorów danych.
Misja kosmiczna Gaia jako narzędzie do badania ciemnej materii w Galaktyce
Opiekun: prof. dr hab. Łukasz Wyrzykowski (lw at astrouw.edu.pl)
Misja kosmiczna Gaia działa nieprzerwanie od 2014 roku zbierając ciągi czasowe z danymi fotometrycznymi, astrometrycznymi i spektroskopowymi dla ponad miliarda gwiazd naszej Galaktyki. Wśród obserwowanych obiektów znajdują się gwiazdy soczewkowane przez gwiazdy neutronowe i czarne dziury, których część może być pochodzenia pierwotnego i które mogą stanowić częściowe rozwiązanie zagadki ciemnej materii. Wykrycie czarnych dziur będzie możliwe dzięki ogromnej precyzji danych zbieranych przez misję Gaia, w tym szczególnie astrometrycznym ciągom czasowym.
W ramach swoich badań doktorant/ka będzie analizować unikatowe dane z misji Gaia jak również zbierać dodatkowe obserwacje z teleskopów naziemnych w celu uzupełnienia danych Gaia. Doktorant/ka zostanie oficjalnie dołączony/a do europejskiego konsorcjum Gaia, w ramach którego będzie móc pracować nad danymi, do których dostęp mają tylko członkowie konsorcjum. Przewidziany jest udział w konferencjach międzynarodowych oraz wizyty w ośrodkach współpracujących na całym świecie. Finansowanie podróży będzie zapewnione z grantów promotora.
Aktywne jądra galaktyk (AGN) i kwazary są najjaśniejszymi źródłami ciągłego światła we Wszechświecie. Wiadomo, że są one obiektami zmiennymi, gdzie czas ich zmienności to miesiące-lata, a wahania jasności są rzędu 10%. W badaniach teoretycznych jako źródło zmienności badano efekt mikrosoczewkowania, eksplozje supernowych, czy zmiany w dysku otaczającym super-masywną czarną dziurę. Jednak po prawie 60 latach od odkrycia kwazarów nadal nie wiadomo, w jaki sposób są one zasilane i co powoduje ogromne zmiany ich jasności, zwłaszcza jeśli weźmiemy pod uwagę nową klasę AGNów – kwazary o zmieniającym się wyglądzie (CLQ). Niedawno naukowcy wykazali, że wyparowanie wewnętrznej krawędzi dysku wokół czarnej dziury może być odpowiedzialne za dramatyczne zmiany w kwazarach CLQ.
W ramach proponowanego grantu doktorant(ka) przeprowadzi symulacje komputerowe dysków wokół super-masywnych czarnych dziur w celu sprawdzenia, czy za obserwowaną zmienność może być odpowiedzialne zmienne parowanie wewnętrznej krawędzi dysku, czy też zmienne tempo opadania materii (w całym dysku lub w jego części). Zmienny promień parowania wewnętrznej krawędzi dysku wydaje się być rozsądnym scenariuszem, ponieważ teoretyczny czas zmienności takiego parowania wynosi około jednego roku i wydaje się być zgodny z obserwacjami. Usunięcie wewnętrznej części dysku – najbardziej energetycznej i najjaśniejszej części dysku – spowoduje to, że kwazar będzie wydawał się ciemniejszy, a także bardziej czerwony, co jest zgodne ze scenariuszem „im jaśniejszy tym bardziej niebieski” znanym z obserwacji kwazarów.
Doktorant(ka) przeanalizuje również zmiany jasności kwazarów z polskiego projektu OGLE w zakresie optycznym i podczerwonym, aby zmierzyć czasy zmienności i opóźnienia czasowe pomiędzy obserwacjami optycznymi i podczerwonymi w celu ustalania zmiany temperatury w dysku. Zmierzymy także opóźnienia czasowe pomiędzy pasmem optycznym i dalszą podczerwienią. Jest to możliwe, gdyż dane podczerwone z satelity WISE to nawet 2400 obserwacji obejmujących okres do 10 lat (w obszarze Wielkiego Obłoku Magellana) i w znacznym stopniu pokrywających się z danymi z projektu OGLE. Opóźnienie czasowe podczerwieni względem pasma optycznego zależy przede wszystkim od jasności AGNów, temperatury, rozmiaru i składu pyłu. Z jego pomiaru oszacujemy zatem wielkość drobin pyłu oraz wielkość torusa pyłowego otaczającego czarną dziurę.
Wymagania: Linux, Python, C, jęz. angielski
Badanie własności spektroskopowych kwazarów pod kątem świec standardowych
Aktywne jądra galaktyk (AGN) i kwazary są najjaśniejszymi źródłami ciągłego światła we Wszechświecie. Wiadomo, że są one obiektami zmiennymi, gdzie czas ich zmienności to miesiące-lata, a wahania jasności są rzędu 10%. Jednak po prawie 60 latach od odkrycia kwazarów nadal nie wiadomo, w jaki sposób są one zasilane i co powoduje ogromne zmiany ich jasności, zwłaszcza jeśli weźmiemy pod uwagę nową klasę AGNów – kwazary o zmieniającym się wyglądzie (CLQ). CLQ wydają się nie pasować do zunifikowanego modelu AGN. Na domiar złego rozmiary dysków akrecyjnych mierzone z obserwacji mikrosoczewkowania grawitacyjnego są czterokrotnie większe, niż wynika to z podstawowego ich modelu. Oknem na badania procesów astrofizycznych jest światło. A pochodzi ono z wielu regionów dysku akrecyjnego i jego okolic, jest pochłaniane, rozpraszane, opóźniane, staje się bardziej czerwone lub bardziej niebieskie, niż gdy zostało wyemitowane.
W ramach proponowanych badań doktorant(ka) analizować będzie największy katalog własności spektroskopowych zawierający obserwacje ponad pół miliona obiektów. Analizowane będą zależności pomiędzy takimi parametrami jak: masy czarnych dziur, jasność bolometryczna, jasność Eddingtona, kąt nachylenia dysku, nachylenie kontinuum, szerokości emisyjnych linii widmowych (FWHM, szerokość równoważna), asymetria oraz ich przesunięcia względem długości fali emisji, w tym zależności szerokości równoważnych od jasności linii emisyjnych (efekt Baldwina), czy zależności pomiędzy stosunkami natężenia linii emisyjnych (diagram BPT).
Dokładny kształt obszaru emitującego światło i mechanizmy fizyczne prowadzące do ogromnej produkcji energii w kwazarach są bardzo interesujące. Dlatego część astronomów pracujących w tematyce AGNów stara się stworzyć z kwazarów nową świecę standardową („linijkę” do pomiaru odległości). Gdyby to się udało, kwazary wykorzystane zostaną do prześledzenia ewolucji Wszechświata (szybkości ekspansji, zmian jego gęstości) pomiędzy około 1 a 13 miliardami lat po Wielkim Wybuchu, tam, gdzie supernowe Ia nie są już widoczne, a nasza wiedza opiera się na stosunkowo niewielkiej liczbie (~160) innych świec standardowych – rozbłysków gamma.
Bardzo trudno będzie zbudować nową standardową świecę bez lepszego zrozumienia fizyki AGNów. Znamy już ogromną liczbę kwazarów, ale nadal nie do końca wiemy, jak wykorzystać ich właściwości, aby uczynić je świecami standardowymi (chociaż do tej pory istnieją dwie udane próby empiryczne). Celem tego projektu jest znalezienie odpowiednich zależności w parametrach fizycznych (i ich zrozumienie), aby uczynić z AGNów świece standardowe.
Wymagania: Linux, Python, C, jęz. angielski
Astrofizyka za pomocą decyhercowych detektorów fal grawitacyjnych.
Obecnie działają detektory fal grawitacyjnych LIGO/Virgo w zakresie wysokich częstotliwości około 50-1000Hz, oraz planowane jest obserwatorium LISA które będzie wykrywać fale grawitacyjne w zakresie milihercowym, około 0.0001-0.01 Hz. W zakresie pośrednim rozpatrywane jest kilka projektów takich DECIGO, BBO, czy tez obserwatoria na Księżycu takie jak LGWS.
Projekt polegać będzie na zbadaniu potencjału naukowego tych obserwatoriów jako takich, oraz w sieci z obserwatoriami na Ziemi.
Detekcje fal grawitacyjnych dają nam nowy próbnik kosmologii – standardowe syreny.
Projekt będzie polegał na zbadaniu dokładności wyznaczania parametrów kosmologicznych za pomocą danych z istniejących obserwatoriów LIGO/Virgo oraz przyszłych – Einstein Telescope czy Cosmic Explorer, albo LISA.
Symulacje numeryczne astrofizycznych źródeł fal grawitacyjnych
Opiekun: dr hab. Dorota Rosińska, prof. UW (drosinska at astrouw.edu.pl)
W ramach studiów doktoranckich proponowane jest prowadzenie badań w dynamicznie rozwijającej się dziedzinie – Astronomii Fal Grawitacyjnych, która narodziła się w 2015 roku wraz z pierwszą detekcją fal grawitacyjnuch z koalescencji dwóch masywnych gwiazdowych czarnych dziur GW150914. Za to przełomowe odkrycie została przyznana nagroda Nobla z fizyki dwa lata później. Układy podwójne gwiazd neutronowych i czarnych dziur, rotujące gwiazdy neutronowe oraz wybuchy supernowych są najsilniejszymi źródłami fal grawitacyjnych dla detektorów LIGO-VIRGO-KAGRA oraz detektora trzeciej generacji Einstein Telescope.
W ramach doktoratu studentka/student będą badali własności tych źródeł przy użyciu relatywistycznych kodów numerycznych. W szczególności proponowane jest modelowanie różniczkowo rotujących gorących gwiazd neutronowych, które są jedną z pozostałości po koalescencji gwiazd neutronowych w układach podwójnych albo podczas zapadania się jądra masywnej gwiazdy podczas wybuchu supernowej.
Istnieje rownież możliwość wzięcia udziału w poszukiwaniu fal grawitacyjnych z różnych astrofizycznych źródeł poprzez analizę danych z detektorów VIRGO/LIGO w ramach grupy badawczej Virgo-POLGRAW. Projekty prowadzone są we współpracy z ośrodkami naukowymi m. in. we Francji, Włoszech, Grecji, Hiszpanii i USA.
Własności układów podwójnych obiektów zwartych z gromad kulistych jako
źródeł fal grawitacyjnych
Opiekun: dr hab. Dorota Rosińska, prof. UW (drosinska at astrouw.edu.pl)
Duża część pulsujących czerwonych olbrzymów przejawia dodatkową zmienność długookresową zwaną LSP (Long Secondary Period). Podejrzewa się, ze przyczyną tej zmienności jest to, ze gwiazda jest w układzie podwójnym, w którym towarzysz to dawna planeta, która zebrała część materii utraconej przez olbrzyma.
Celem badan będzie analiza obserwacji fotometrycznych i spektroskopowych gwiazd LSP, oraz modelowanie hydrodynamiczne układów podwójnych w celu weryfikacji tej hipotezy. Badania będą prowadzone w ramach grantu ERC „A MISTery of Long Secondary Periods in Pulsating Red Giants – Traces of Exoplanets?” (LSP-MIST).
Od kandydata wymagana jest umiejętność programowania.
Stypendium finansowane będzie z grantu ERC opiekuna.
Gwiazdowe układy podwójne w zgrubieniu centralnym Galaktyki
Zgrubienie centralne (ang. bulge) Galaktyki jest najbliższym nam zgrubieniem centralnym galaktyki spiralnej. Wyznaczanie podstawowych parametrów zgrubienia centralnego, takich jak łączna masa gwiazd, stosunek masy do jasności lub początkowa funkcja świecenia, napotyka fundamentalną przeszkodę. Większość masy znajduje się w gwiazdach małomasywnych, których nieznany ułamek jest w układach podwójnych, a takie układy bada się bardzo trudno, gdy są w odległości kilkudziesięciu tysięcy lat świetlnych. Do zrozumienia budowy zgrubienia centralnego Galaktyki kluczowe jest zaś poznanie statystyk układów podwójnych: ich względnej liczby, rozkładu stosunków mas oraz rozkładu separacji. Te statystyki możemy jednak badać używając techniki mikrosoczewkowania grawitacyjnego, która bada głównie gwiazdy małomasywne. Warszawski zespół OGLE poszukuje zjawisk mikrosoczewkowania od wielu lat i znalazł już setki soczewek podwójnych.
Przewidywanym głównym zadaniem będzie analiza istniejących danych naziemnych, głównie z projektu OGLE. Inne zadania będą wybrane w zależności od zainteresowań – może to być np. planowanie i prowadzenie dodatkowych obserwacji naziemnych lub konstruowanie modeli centralnego zgrubienia Galaktyki.
Przewidziano dodatkowe uposażenie dla doktoranta/-ki z grantu SONATA BIS opiekuna.