Отримано найдетальніші зображення галактик

Після майже десятирічної роботи міжнародна група астрономів опублікувала найдетальніші знімки галактик, які розкривають їхню внутрішню роботу в безпрецедентних деталях.

Про це розповідають у Нідерландському інституті радіоастрономії (ASTRON).

Зображення були створені на основі даних, зібраних за допомогою Низькочастотного масиву (LOFAR), радіотелескопа, побудованого та підтримуваного ASTRON. LOFAR – це мережа з більш ніж 70 000 невеликих антен, розкиданих по дев’яти європейських країнах, ядро якої розташоване в Екслоо, Нідерланди.

Результати отримані з багаторічної роботи команди під керівництвом доктора Лії Морабіто з Даремського університету. У Великобританії команда отримала підтримку Ради з науково-технічних засобів (STFC). Окрім підтримки наукових визискувань, STFC також фінансує підписку Великобританії на LOFAR, включаючи витрати на оновлення та експлуатацію своєї станції LOFAR у Гемпширі.

Розкриття прихованого всесвіту світла у HD

Всесвіт наповнений електромагнітним випромінюванням, в якому видиме світло складає лише найдрібнішу долю. Від короткохвильових гамма-променів та рентгенівських променів до довгохвильових мікрохвиль та радіохвиль кожна частина світлового спектра відкриває щось унікальне у Всесвіті.

Мережа LOFAR знімає зображення на радіочастотах FM-діапазону, які, на відміну від короткохвильових джерел, таких як видиме світло, не блокуються хмарами пилу та газу, що можуть закривати астрономічні об’єкти. Ділянки космосу, які здаються нашим очам темними, насправді яскраво горять у радіохвилях, що дозволяє астрономам зазирнути в області зореутворення або в серця самих галактик.

Нові зображення, що стали можливими завдяки міжнародному характеру співпраці, зміщують межі того, що ми знаємо про галактики та надмасивні чорні діри. Спеціальний випуск наукового журналу «Astronomy & Astrophysics» присвячений 11 науковим статтям, що описують ці зображення та наукові результати.

Компіляція наукових робіт. Зліва направо, починаючи зверху: N. Ramírez-Olivencia et el. [radio]; NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University), edited by R. Cumming [optical], C. Groeneveld, R. Timmerman; LOFAR & Hubble Space Telescope,. Kukreti; LOFAR & Sloan Digital Sky Survey, A. Kappes, F. Sweijen; LOFAR & DESI Legacy Imaging Survey, S. Badole; NASA, ESA & L. Calcada, Graphics: W.L. Williams.

Краща роздільна здатність завдяки спільній роботі

Зображення показують внутрішні механізми близьких та далеких галактик з роздільною здатністю у 20 разів вищою, ніж типові зображення LOFAR. Це стало можливим завдяки унікальному способу використання командою масиву.

Понад 70 000 антен LOFAR розкидані по всій Європі, більшість з них розташовані у Нідерландах. У стандартному режимі роботи об’єднуються лише сигнали з антен, що розташовані у Нідерландах, і створюється "віртуальний" телескоп зі збиральною "лінзою" діаметром 120 км. Використовуючи сигнали з усіх європейських антен, команда збільшила діаметр "лінзи" майже до 2000 км, що забезпечує двадцятиразове збільшення роздільної здатності.

На відміну від звичайних антенних решіток, які об’єднують декілька сигналів у режимі реального часу для створення зображень, LOFAR використовує нову концепцію, де сигнали, зібрані кожною антеною, оцифровуються, транспортуються до центрального процесора, а потім об’єднуються для створення зображення. Кожне зображення LOFAR є результатом об′єднання сигналів з більш ніж 70 000 антен, що і робить можливим їх надзвичайну роздільну здатність.

Виявлення джетів та витоків з надмасивних чорних дір

Надмасивні чорні діри можна знайти в центрах багатьох галактик, і багато з них є "активними" чорними дірами, які пожирають речовину, що в них падає, і відригують її назад у космос у вигляді потужних джетів та відтоків радіації. Ці джети невидимі неозброєним оком, але вони яскраво горять у радіохвилях, і саме на них зосередилися нові зображення високої роздільної здатності.

Доктор Ніл Джексон з Манчестерського університету Манчестера сказав: "Ці зображення високої роздільної здатності дозволяють нам збільшити масштаб та побачити, що насправді відбувається, коли надмасивні чорні діри запускають радіоджети, чого раніше не було можливим на частотах, близьких до FM-діапазону".

Робота команди лягла в основу дев’яти наукових досліджень, які відкривають нову інформацію про внутрішню будову радіоджетів у різноманітних галактиках.

Виклик тривалістю у десятиліття

Ще до початку роботи LOFAR у 2012 році європейська команда астрономів почала працювати над розв′язання колосальної проблеми об’єднання сигналів з більш ніж 70 000 антен, розташованих на відстані 2000 км одна від одної. В результаті – загальнодоступний конвеєр обробки даних, який детально описаний в одній з наукових праць, дозволить астрономам з усього світу використовувати LOFAR для створення зображень з високою роздільною здатністю з відносною легкістю.

Доктор Лія Морабіто з Даремського університету сказала: "Наша мета полягає в тому, щоб це дозволило науковій спільноті використовувати всю європейську мережу телескопів LOFAR для власної науки, не витрачаючи роки на кваліфікацію".

Суперзображення потребують суперкомп′ютерів

Відносна легкість досвіду для кінцевого користувача приховує складність обчислювальної задачі, яка робить можливим отримання кожного зображення. Оскільки LOFAR не просто «фотографує» нічне небо, він повинен з’єднати дані, зібрані з більш ніж 70 000 антен, що є величезним обчислювальним завданням. Для створення єдиного зображення потрібно оцифрувати понад 13 терабітів необроблених даних за секунду – еквівалент більш ніж трьохсот DVD-дисків – транспортувати їх до центрального процесора, а потім об’єднати.

Фріц Свейен з Лейденського університету сказав: "Для обробки таких величезних обсягів даних нам доводиться використовувати суперкомп’ютери. Вони дозволяють нам за лічені дні перетворити терабайти інформації з цих антен у лише кілька гігабайт науково-готових даних".

Зображення у великій роздільній здатності, що стосуються цього пресрелізу, доступні на сайті LOFAR.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.