Международная команда под руководством Лейденского университета получила самый чёткий и чувствительный радиоснимок неба, когда-либо сделанный на низких радиочастотах. Изображение получено с помощью низкочастотной радиоантенны LOFAR. Оно показывает почти 63 тысячи радиоисточников — активных ядер галактик и звёздообразующих галактик — на участке неба примерно в двадцать пять раз больше площади полной Луны. Результаты приняты к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics.
Исследователи наблюдали участок ELAIS-N1 — хорошо изученную область северного неба, содержащую множество слабых и далёких галактик. Изображение в двадцать раз чётче предыдущего самого чувствительного снимка LOFAR этой области. Для сравнения: разрешение снимка достаточно высокое, чтобы разглядеть монету с расстояния около десяти километров. При таком разрешении полное изображение содержит 8 миллиардов пикселей.
Данные для снимка собирались 200 часов и составили 400 терабайт. Годами обработка такого объёма данных для одного изображения на 8 миллиардов пикселей с радиотелескопами при таком высоком разрешении была невозможна. Но улучшенные методы калибровки и сокращения данных, разработанные командой и её партнёрами, сократили стоимость более чем в десять раз за последние несколько лет. «Весь набор данных можно было обработать на Spider — высокопроизводительной платформе обработки данных, размещённой в SURF в Нидерландах, — всего за несколько месяцев», — говорит Юржен де Йонг, руководивший работой и являющийся постдокторантом Лейденской обсерватории и ASTRON.
Данные стали публично доступны для астрономического сообщества, поскольку большая часть научной ценности нового набора данных будет получена от объединения этих наблюдений с изображениями того же участка неба, сделанными другими телескопами на других длинах волн — оптическими, инфракрасными и рентгеновскими. С этим астрономы смогут определить такие свойства, как расстояние и масса каждого радиоисточника, обнаруженного на новом снимке.
Одна из доминирующих групп в новом изображении LOFAR — активные ядра галактик: компактные светящиеся центры галактик, питаемые веществом, закручивающимся на сверхмассивную чёрную дыру. Они могут создавать мощные струйные потоки, которые радиотелескопы вроде LOFAR особенно хорошо обнаруживают благодаря чувствительности к протяжённому слабому радиоизлучению. На изображениях с низким разрешением далёкие галактики и эти радиоджеты, вызванные чёрными дырами, выглядят как бесформенные пятна, и часто трудно сказать, состоят ли они из нескольких галактик или компонентов. Также трудно определить, происходит ли это радиоизлучение от джета или от звездообразования по всей галактике. На новых данных LOFAR с высоким разрешением разные компоненты и источник радиоизлучения можно различить легче, а массивные джеты можно проследить в деталях. «С этим чётким и чувствительным видом нашего неба на низких радиочастотах у нас появилось новое окно для изучения того, как эти радиоджеты взаимодействуют со своей средой и как они эволюционируют с космическим временем», — говорит Рейноут ван Верен, доцент Лейденской обсерватории и соавтор работы.
Другая крупная группа источников на изображении — небольшие звёздообразующие галактики, активно превращающие газ в звёзды. Поскольку радиоволны могут проходить сквозь пыль, скрывающую звездообразование от оптических или инфракрасных телескопов, эти чувствительные радионаблюдения дают беспрепятственную картину этих процессов в далёких галактиках. Это позволяет астрономам изучать эволюцию от самых ранних галактик до нынешней Вселенной.
По словам учёных, эта работа демонстрирует потенциал LOFAR2.0 — обновления телескопа, которое ASTRON сейчас проводит вместе с европейскими партнёрами. Оно позволит получать более чувствительные и широкие изображения с высоким разрешением. Де Йонг говорит, что этот снимок демонстрирует, что LOFAR2.0 останется конкурентоспособным в эпоху предстоящего Square Kilometre Array — чувствительной и большой радиообсерватории, строящейся сейчас в Южной Африке и Австралии.
Вопрос, который остаётся: если новый радиоснимок показывает 63 тысячи источников на участке в 25 полных Лун, то сколько ещё таких источников скрыто на остальном небе — и не окажется ли, что, объединив радиоволны с другими диапазонами, мы сможем увидеть то, что раньше было невидимым?
