LOFAR предоставляет самые подробные изображения галактик

Вселенная наводнена электромагнитным излучением, из которого видимый свет составляет лишь мельчайшую часть. От коротковолновых гамма-лучей и рентгеновских лучей до длинноволновых микроволновых и радиоволн — каждая часть светового спектра раскрывает нечто уникальное во Вселенной.

AA компиляция научных результатов. Кредит слева направо, начиная сверху: N. Ramírez-Olivencia et al. [radio]; НАСА, ЕКА, Группа наследия Хаббла (STScI / AURA) -ESA / Hubble Collaboration и А. Эванс (Университет Вирджинии, Шарлоттсвилл / NRAO / Университет Стоуни-Брук), под редакцией Р. Камминга. [optical]К. Греневельд, Р. Тиммерман; Космический телескоп ЛОФАР и Хаббла. Кукрети; LOFAR и Sloan Digital Sky Survey, А. Каппес, Ф. Свейен; Лофар и DESI Legacy Imaging Survey, С. Бадоле; НАСА, ЕКА и Л. Калькада, Графика: У.Л. Уильямс.

Сеть LOFAR захватывает изображения на FM-радиочастотах, которые, в отличие от источников с более короткими длинами волн, таких как видимый свет, не блокируются облаками пыли и газа, которые могут покрывать астрономические объекты. Области космоса, которые кажутся нам темными, на самом деле ярко горят радиоволнами, позволяя астрономам заглядывать в области звездообразования или в самое сердце галактик.

Новые изображения, ставшие возможными благодаря международному характеру сотрудничества, раздвигают границы того, что мы знаем о галактиках и сверхмассивных черных дырах.

Лучшее разрешение, работая вместе

Изображения показывают внутреннее устройство близких и далеких галактик с разрешением, в 20 раз более резким, чем типичные изображения LOFAR. Это стало возможным благодаря уникальному способу использования массива командой.

Более 70 000 антенн LOFAR разбросаны по всей Европе, при этом большинство из них находится в Нидерландах. В стандартном режиме работы только сигналы от антенн, расположенных в Нидерландах, объединяются и создают «виртуальный» телескоп с собирающей «линзой» диаметром 120 км. Используя сигналы всех европейских антенн, команда увеличила диаметр «линзы» почти до 2000 км, что обеспечивает 20-кратное увеличение разрешения.

В отличие от обычных антенных решеток, которые объединяют несколько сигналов в режиме реального времени для создания изображений, LOFAR использует новую концепцию, в которой сигналы, собранные каждой антенной, оцифровываются, передаются в центральный процессор, а затем объединяются для создания изображения. Каждое изображение LOFAR является результатом объединения сигналов от более чем 70 000 антенн, что делает возможным их исключительное разрешение.

Выявление джетов и истоков из сверхмассивных черных дыр

Сверхмассивные черные дыры можно найти в сердцах многих галактик, и многие из них являются «активными» черными дырами, которые пожирают падающую материю и изрыгают ее обратно в космос в виде мощных струй и источников излучения. Эти струи невидимы невооруженным глазом, но они ярко горят в радиоволнах, и именно на них сфокусированы новые изображения с высоким разрешением.

Hercules A питается от расположенной в его центре сверхмассивной черной дыры, которая питается окружающим газом и направляет часть этого газа в чрезвычайно быстрые струи. Наши новые наблюдения с высоким разрешением, сделанные с помощью LOFAR, показали, что этот джет становится сильнее и слабее каждые несколько сотен тысяч лет. Эта изменчивость создает красивые структуры, видимые в гигантских долях, каждая из которых размером с галактику Млечный Путь. Предоставлено: Р. Тиммерман; Космический телескоп Лофар и Хаббл

Доктор Нил Джексон из Манчестерского университета сказал: «Эти изображения с высоким разрешением позволяют нам увеличить масштаб, чтобы увидеть, что на самом деле происходит, когда сверхмассивные черные дыры запускают радиоструи, что раньше было невозможно на частотах, близких к FM-радио. группа,»

Работа группы легла в основу девяти научных исследований, которые раскрывают новую информацию о внутренней структуре радиоджетов в различных галактиках.

Десятилетний вызов

Еще до того, как LOFAR начал работу в 2012 году, европейская команда астрономов начала работать над решением колоссальной задачи объединения сигналов от более чем 70 000 антенн, расположенных на расстоянии 2 000 км друг от друга. В результате общедоступный конвейер обработки данных, который подробно описан в одной из научных статей, позволит астрономам со всего мира использовать LOFAR для относительной легкости получения изображений с высоким разрешением.

Доктор Лия Морабито из Даремского университета сказала: «Наша цель состоит в том, чтобы научное сообщество могло использовать всю европейскую сеть телескопов LOFAR для своих научных исследований, не тратя годы на то, чтобы стать экспертом».

Супер изображения требуют суперкомпьютеров

Относительная простота опыта для конечного пользователя опровергает сложность вычислительной задачи, которая делает возможным каждое изображение. Поскольку LOFAR не просто «фотографирует» ночное небо, он должен объединить данные, собранные более чем 70 000 антенн, что является огромной вычислительной задачей. Для создания одного изображения необходимо оцифровать, передать в центральный процессор и затем объединить более 13 терабит необработанных данных в секунду — эквивалент более трехсот DVD.

Фриц Свейен из Лейденского университета сказал: «Для обработки таких огромных объемов данных мы должны использовать суперкомпьютеры. Это позволяет нам всего за пару дней преобразовать терабайты информации с этих антенн в несколько гигабайт научно-готовых данных ».

В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.

⏬

Поделитесь в вашей соцсети👇