Astrofizyka i astrochemia
Uniwersyteckie Centrum Doskonałości w obszarze badawczym “Astrofizyka i astrochemia”
Dyrektor Centrum: dr hab. Piotr Żuchowski, prof. UMK
Głównymi obszarami tematycznymi Centrum są astrofizyka, chemia kwantowa i spektroskopia teoretyczna, których punktem stycznym jest próba zrozumienia w jaki sposób z materii międzygwiazdowej powstają i ewoluują planety, gwiazdy i galaktyki. W ramach Centrum funkcjonują dwie grupy, które w komplementarny sposób zajmują się opisem cyklu życia materii we Wszechświecie.
1. Grupa “TASQ Force”.
Naukową motywacją tego interdyscyplinarnego zespołu jest uzyskanie znaczącego postępu w astrochemii, dynamicznie rozwijającej się nowej dyscyplinie wiedzy. Astrochemia jest nauką zajmującą się badaniem cząsteczek i ich właściwości do opisu obiektów istotnych z punktu widzenia astronomii. Rozwój astrochemii jest niezbędny dla zrozumienia fizycznych i chemicznych procesów zachodzących w obszarach formowania się gwiazd i planet, a tym samym do określenia warunków tworzenia się obiektów astronomicznych i początków życia. W Kosmosie odkryto do tej pory ponad 200 molekuł, w tym skomplikowanych związków organicznych, ale nie sam fakt odkrycia jest najważniejszy, ale to, że ich obserwacja jest podstawowym źródłem informacji o warunkach panujących i procesach zachodzących w różnych obszarach Wszechświata. Aby w pełni wykorzystać dane pochodzące z najnowocześniejszych urządzeń pomiarowych, takich jak ALMA (Atacama Large Milimeter/Submilimeter Array) czy teleskopu kosmicznego JWST (James Webb Space Telescope), musimy dysponować precyzyjnymi informacjami o różnych właściwościach fizycznych i chemicznych cząsteczek oraz ich oddziaływaniach między sobą. Uzyskanie stosownych danych z eksperymentu jest zazwyczaj bardzo trudne, albo wręcz niemożliwe, stąd kluczowe znaczenie mają wiarygodne i efektywne metody ich obliczania.
2. Grupa “Galaxy Evolution and Structure”.
Działalność grupy obejmuje szereg uzupełniających się tematów dotyczących astrofizyki gwiazdowej, planet pozasłonecznych, ośrodka międzygwiazdowego, ciemnej materii oraz ewolucji galaktyk. Tematem łączącym te obszary jest złożony cykl ewolucji materii we Wszechświecie. Pod wpływem grawitacji w naszym rozszerzającym się Wszechświecie następuje kolaps grawitacyjny niejednorodnych zagęszczeń materii prowadzący do powstawania halo ciemnej materii. Utrata momentu pędu, chłodzenie materii oraz tworzenie się centralnych zagęszczeń materii barionowej prowadzi do powstawania obłoków molekularnych, a w nich gwiazd i planet. Gwiazdy tworzą w swych centrach ciężkie pierwiastki i w czasie ostatnich etapów swojej ewolucji deponują je do ośrodka, co staje się budulcem kolejnych pokoleń gwiazd i planet. W dużych skalach akrecja gazu w centrach galaktyk prowadzi do powstawania supermasywnych czarnych dziur i aktywnych jąder galaktyk.
Znakiem rozpoznawczym Centrum jest wewnętrzna integracja astronomów, chemików oraz fizyków z UMK oraz silna współpraca międzynarodowa tych grup z renomowanymi ośrodkami naukowymi na świecie realizowana poprzez szereg wspólnych projektów.
Więcej informacji:
Dr hab. Piotr Żuchowski, prof. UMK Absolwent Międzywydziałowych Indywidualnych Studiów Matematyczno-Przyrodniczych na Uniwersytecie Warszawskim, w roku 2007 obronił pracę doktorską na Wydziale Chemii UW. W latach 2007-2011 odbywał staże podoktorskie w Wielkiej Brytanii na uniwersytetach w Durham (jako Research Associate) i Nottingham (Research Fellow w School of Chemistry). Na UMK pracuje od roku 2011 jako adiunkt, od roku 2017 jako profesor nadzwyczajny. Laureat stypendium powrotowego Fundacji na rzecz Nauki Polskiej Homing Plus, kierownik kilku grantów Narodowego Centrum Nauki, oraz Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. W roku 2012 uhonorowany został Stypendium dla Wybitnych Młodych Naukowców. W latach 2015 i 2018 uzyskiwał nagrodę pierwszego stopnia Rektora UMK za działalność naukową. W roku 2020 uhonorowany Nagrodą Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego za znaczące osiągnięcie naukowe. Jest współautorem ponad 60 publikacji naukowych, między innymi w najbardziej prestiżowych periodykach fizycznych i chemicznych, takich jak Nature Chemistry, Nature Physics czy Physical Review Letters. Opiekun 4 doktorantów (jeden doktorant uzyskał już stopień doktora), sprawował opiekę nad trzema uczestnikami staży podoktorskich. W roku 2020 został wybrany do Komitetu Fizyki Polskiej Akademii Nauk na czteroletnią kadencję. Prof. Żuchowski naukowo zajmuje się teorią oddziaływań międzycząsteczkowych, zarówno rozwojem nowych metod teoretycznych jak i ich zastosowaniem. W szczególności interesuje się bardzo dokładnymi obliczeniami powierzchni energii potencjalnej dla małych, kilkuatomowych układów. Ponadto od kilku lat interesuje go fizyka i chemia w ultraniskich temperaturach, oraz reaktywność ultrazimnych atomów i molekuł, i sposoby kontrolowania zderzeń w tak egzotycznych warunkach.
