Wat geweldig! De Europese radiotelescoop Laagfrequente array (LOFAR) veroverde de derde dataset, 13,7 miljoen kosmische bronnen, waardoor het mogelijk werd de meest gedetailleerde radiokaart van de hemel ooit eerder te ‘tekenen’ (in 2022 bevatte de tweede dataset ‘slechts’ 4,4 miljoen bronnen). De gegevens zijn verzameld als onderdeel van het werk van een groot internationaal samenwerkingsverband, waartoe ook het onze behoort Nationaal Instituut voor Astrofysica (INAF).
Een kaart van de kosmos die nog nooit eerder is gemaakt
De kaart bevat een buitengewone verscheidenheid aan systemen die worden aangedreven door zwarte gaten, waarvan de radio-emissie zich over miljoenen lichtjaren kan uitstrekken. Het nieuwe onderzoek LOFAR Hemelonderzoek van twee meter (LoTSS-DR3) markeert een mijlpaal in radioastronomie en internationale wetenschappelijke samenwerking.
Zoals astronomen uitleggen, observeren ze de hemel op lage radiofrequenties vragenlijst onthult een visie op het heelal die radicaal verschilt van die waargenomen op optische golflengten (die de zichtbare en infrarode aspecten bestrijken).
Een groot deel van de gedetecteerde emissie is afkomstig van relativistische deeltjes die door magnetische velden bewegen, waardoor wetenschappers energetische verschijnselen kunnen volgen, zoals krachtige jets van superzware zwarte gaten en sterrenstelsels die in de kosmische tijd extreme stervorming ondergaan.
Dankzij het buitengewone detailniveau heeft het onderzoek ook zeldzame en ongrijpbare objecten aan het licht gebracht, waaronder samensmeltende clusters van sterrenstelsels, zwakke supernovaresten en opvlammende of op elkaar inwerkende sterren. Het maakt nu al honderden nieuwe astronomische studies mogelijk, die nieuwe perspectieven bieden op de vorming en evolutie van kosmische structuren, bijvoorbeeld op hoe deeltjes worden versneld tot extreme energieën en op kosmische magnetische velden, en het openbaar maken van de meest gevoelige radiokaarten van het heelal met een groot oppervlak die ooit zijn gemaakt.
Omdat LOFAR in deze onderneming is geslaagd
Deze datapublicatie brengt meer dan een decennium aan observaties, grootschalige dataverwerking en wetenschappelijke analyses door een internationaal onderzoeksteam samen – legt Timothy Shimwell, hoofdauteur van het werk uit – Dit resultaat belicht het model van het LOFAR European Research Infrastructure Consortium (LOFAR ERIC), dat expertise uit Nederland, Duitsland, Frankrijk, Groot-Brittannië, Polen, Italië, Zweden, Ierland, Letland en Bulgarije samenbrengt
LOFAR is in feite een ‘wijdverspreid’ systeem, bestaande uit 38 stations in Nederland en 14 internationale stations in heel Europa, waarbij de meest afgelegen stations bijna 2.000 kilometer van elkaar verwijderd zijn. Daarmee vormt het een van de grootste, hoogste resolutie en gevoeligste radiotelescopen ter wereld.
We kunnen een diverse populatie van superzware zwarte gaten en hun radiojets in verschillende stadia van hun evolutie bestuderen – zo herhaalt medeauteur Martin Hardcastle – en laten zien hoe hun eigenschappen niet alleen afhangen van het zwarte gat zelf, maar ook van het sterrenstelsel en de omgeving waarin het zich bevindt.
De gegevens worden zorgvuldig geanalyseerd op zeldzame astrofysische verschijnselen, en het team heeft er al verschillende ontdekt, waaronder voorbijgaande en variabele radiobronnen, voorheen onbekende supernovaresten, enkele van de grootste en oudste bekende radiostelsels, en radio-emissies die consistent zijn met interacties tussen exoplaneten en hun gaststerren.
Gegevensanalyse
De verwerking vereiste de ontwikkeling van nieuwe technieken die nauwkeurig corrigeren voor ernstige vervormingen veroorzaakt door de ionosfeer van de aarde, de elektrisch geladen laag van de bovenste atmosfeer, door middel van robuuste automatisering en optimalisatie.
De software-uitdaging was enorm – legt Cyril Tasse uit, die de ontwikkeling van het algoritme leidde – Het kostte jaren om de algoritmen te ontwerpen, verfijnen en optimaliseren, maar ze stellen ons nu in staat om regelmatig extreem scherpe en gedetailleerde beelden te maken van de laagfrequente radiohemel en om te jagen op tijdsvariërende signalen van sterren en exoplaneten
De laatste maar niet de minstevormde het extraheren van gegevens uit de archieven van de telescoop en het verdelen van de rekenwerklast over meerdere krachtige computersystemen een extra uitdaging.
De hoeveelheid gegevens die we verwerkten, in totaal 18,6 petabytes, was enorm en vereiste jarenlang continue verwerking en monitoring, waarbij meer dan 20 miljoen uur aan rekenkracht werd gebruikt.
onthult Alexander Drabentdie dit deel van het onderzoek verzorgde
Wat gaat er nu gebeuren (en wat kunnen we in de toekomst verwachten)
LOFAR wordt momenteel geüpgraded naar LOFAR2.0: de samenwerking is van plan voort te bouwen op LoTSS-DR3 en te profiteren van de verdubbeling van de detectiesnelheid die door het bijgewerkte instrument wordt geboden.
Recente ontwikkelingen op het gebied van gegevensverwerking maken het ook steeds haalbaarder om onderzoeksgegevens met een veel hogere resolutie te visualiseren, wat de weg vrijmaakt voor nog gedetailleerder onderzoek.
LoTSS-DR3 is geen eindpunt, maar een belangrijke mijlpaal – merkt Wendy Williams, co-auteur van het onderzoek op – Nieuwe faciliteiten zoals LOFAR2.0 zullen ons in staat stellen het radio-universum met nog grotere gevoeligheid en resolutie in kaart te brengen, waardoor de erfenis van dit onderzoek tot ver in de toekomst wordt uitgebreid
Het werk is gepubliceerd op Astronomie en astrofysica.
Bronnen: Astronomie / INAF / NOVAastronomieNL/Youtube / Astronomie & Astrofysica
