O imagine radio a cerului fără precedent, obținută cu LOFAR
O echipă internațională condusă de Universitatea Leiden a realizat cea mai clară și mai sensibilă imagine radio a cerului la frecvențe joase de până acum, folosind rețeaua Low Frequency Array (LOFAR). Imaginea relevă aproape 63.000 de surse radio, precum nuclee galactice active și galaxii cu formare de stele, pe o porțiune de cer de aproximativ 25 de ori mai mare decât aria Lunii pline. Rezultatele au fost acceptate pentru publicare în revista Astronomy & Astrophysics.
Cercetătorii au observat zona ELAIS-N1, o regiune bine studiată a cerului nordic, care conține numeroase galaxii slabe și îndepărtate. Noua imagine este de 20 de ori mai clară decât cea mai sensibilă imagine LOFAR anterioară a aceleiași zone. Prin comparație, rezoluția este suficient de mare pentru a distinge o monedă de la aproximativ 10 kilometri distanță. La această rezoluție, imaginea completă cuprinde 8 miliarde de pixeli.
Date colectate pe parcursul a 200 de ore
Datele pentru imagine au fost colectate pe parcursul a 200 de ore și au totalizat 400 de terabiți. Ani la rând, procesarea unei asemenea cantități de date pentru o singură imagine de 8 miliarde de pixeli, la o rezoluție atât de înaltă, a fost imposibilă. Metode îmbunătățite de calibrare și de reducere a datelor, dezvoltate de echipă împreună cu colaboratori, au redus costurile de peste zece ori în ultimii ani.
„Întregul set de date a putut fi procesat pe Spider, platforma de procesare a datelor de înaltă performanță găzduită de SURF în Țările de Jos, în doar câteva luni”, spune Jurjen de Jong, care a coordonat studiul și este cercetător postdoctoral la Observatorul Leiden și la ASTRON.
Datele au fost făcute publice pentru comunitatea astronomică, întrucât o mare parte din valoarea lor științifică provine din combinarea acestor observații cu imagini ale aceleiași porțiuni de cer realizate de alte telescoape la alte lungimi de undă, precum observațiile optice, în infraroșu și în raze X. Astfel, astronomii pot deduce proprietăți precum distanța și masa fiecărei surse radio detectate în noua imagine.
Jeturi radio alimentate de găuri negre
Una dintre populațiile dominante în noua imagine LOFAR o reprezintă nucleele galactice active: centrele compacte și luminoase ale galaxiilor, alimentate de materia care se învârte spre o gaură neagră supermasivă. Acestea pot genera puternice fluxuri asemănătoare unor jeturi, pe care telescoapele radio precum LOFAR sunt deosebit de potrivite să le detecteze, datorită sensibilității la emisia radio extinsă și slabă.
În imaginile de rezoluție joasă, galaxiile îndepărtate și jeturile radio alimentate de găuri negre apar ca pete fără detalii, iar este adesea dificil de stabilit dacă sunt formate din mai multe galaxii sau componente și dacă emisia radio provine dintr-un jet sau din formarea de stele din galaxie. În noile date LOFAR de înaltă rezoluție, componentele diferite și sursa emisiei radio pot fi distinse mai ușor, iar jeturile masive pot fi urmărite în detaliu.
„Cu această imagine clară și sensibilă a cerului nostru la frecvențe radio joase, avem o nouă fereastră pentru a studia modul în care aceste jeturi radio interacționează cu mediul lor și cum evoluează de-a lungul timpului cosmic”, spune Reinout van Weeren, profesor asociat la Observatorul Leiden și coautor al studiului.
Cealaltă populație majoră de surse din imagine o constituie galaxiile mici cu formare de stele, care transformă activ gazul în stele. Deoarece undele radio pot străbate praful care ascunde formarea de stele de telescoapele optice sau infraroșii, aceste observații radio sensibile oferă o imagine neobscurită a acestor procese în galaxiile îndepărtate. Astfel, astronomii pot studia evoluția de la cele mai timpurii galaxii până la universul actual.
Perspective pentru LOFAR2.0
Potrivit oamenilor de știință, acest studiu demonstrează potențialul LOFAR2.0, modernizarea telescopului pe care ASTRON o realizează în prezent împreună cu partenerii săi europeni. Aceasta va permite imagini mai sensibile și mai extinse la rezoluție înaltă.
De Jong afirmă că imaginea arată că LOFAR2.0 va rămâne competitiv în era viitorului Square Kilometre Array, observatorul radio sensibil și amplu aflat în construcție în Africa de Sud și Australia.
