Forskarna bakom teleskopet Lofar (Low Frequency Array) har offentliggjort den största kartan hittills över himlen som den ser ut i radiovågor. Kartan inkluderar den mest heltäckande inventeringen hittills av aktivt växande supermassiva svarta hål. Teleskopet Lofar består av tusentals antenner över hela Europa och finns bland annat i Onsala, Sverige.
Med 13,7 miljoner källor är kartläggningen, som kallas LoTSS-DR3 (Lofar Two-metre Sky Survey), en viktig milstolpe inom radioastronomi och internationellt vetenskapligt samarbete. Nu presenteras arbetet i forskningstidskriften Astronomy & Astrophysics, och hela kartläggningen görs tillgänglig online.
– Den här kartan ger oss en ny blick på radiohimlen och på universums historia, och man får nästan svindel av det. Överallt på himlen ser Lofar spåren av supertunga svarta hål, och nu får vi möjlighet att upptäcka hur mycket dessa aktiva svarta hål har påverkat universums historia, säger Cathy Horellou, astronom vid Chalmers.
Genom att observera himlen vid låga radiofrekvenser avslöjar kartläggningen en dramatiskt annorlunda bild av universum jämfört med den som ses i synligt ljus.
Radiosignalerna som Lofar ser alstras till stor del av energirika partiklar som rör sig genom magnetfält. Det gör det möjligt för astronomer att spåra energiska fenomen som kraftfulla jetstrålar från supermassiva svarta hål och galaxer som genomgår extrem stjärnbildning över kosmisk tid.
I kartläggningen avslöjas även många sällsynta och svårfångade fenomen. Här finns kolliderande galaxhopar, okända supernovarester och tillfälligt uppblossande stjärnor och dubbelstjärnor. Studier kommer även att erbjuda nya insikter i kosmos okända magnetfält.
– Lofar kan mäta polarisation med hög precision vilket gör det möjligt att detektera svaga magnetfält i delar av universum som är nästan tomma, säger Cathy Horellou.
Hundratals nya forskningsstudier har redan inletts med hjälp av kartan. Det blir den största publika kartan över universums radiovågor som hittills publicerats.
– Kartläggningen är öppen för alla att utforska. Den är en guldgruva för astronomer som vill förstå universums historia, och den kommer att stimulera helt nya sätt att gräva i data med hjälp av det senaste inom maskininärning och AI, säger John Conway, professor vid Chalmers och föreståndare för Onsala rymdobservatorium.
Fotograf: LOFAR surveys collaboration
Nya upptäckter
Kartläggningens omfattning, känslighet och höga upplösning möjliggör redan nya upptäckter, menar Martin Hardcastle, astronom vid University of Hertfordshire, Storbritannien.
– Vi kan studera en brokig population av supermassiva svarta hål och deras radiostrålar i olika utvecklingsstadier. Det visar hur deras egenskaper inte bara beror på det svarta hålet självt, utan även på värdgalaxen och miljön omkring den, konstaterar han.
Samtidigt har kartläggningen mätt upp hur fort stjärnor bildas i miljontals galaxer, och visat hur stjärnbildningstakten utvecklats under universums historia.
Nu söker forskarna i datamängderna efter sällsynta fenomen, och har redan hittat hittills okända supernovarester, några av de största och äldsta kända radiogalaxerna, samt radiostrålning som kan bero på exoplaneter som växelverkar med sina värdstjärnor.
Bearbetningen av data krävde utveckling av nya tekniker som exakt korrigerar för störningar från jordens jonosfär, vilket krävde omfattande beräkningskapacitet.
– Datamängden som vi hanterade – totalt 18,6 petabyte – var enorm och krävde kontinuerlig bearbetning och övervakning under många år, vilket innebar mer än 20 miljoner timmar beräkningstid, säger Alexander Drabent vid Thüringer statsobservatorium i Tyskland.
Mer om forskningen
Kartläggningen presenteras i forskningsartikeln "The LOFAR Two-metre Sky Survey VII. Third Data Release", T. W. Shimwell et al. i Astronomy & Astrophysics
Länk till artikeln: doi: 10.1051/0004-6361/202557749.
Lofar (Low Frequency Array) är ett revolutionerande radioteleskop designat och byggt av Astron, Nederländska institutet för radioastronomi. Till skillnad från traditionella parabolantenner består Lofar av tusentals enkla antennelement fördelade över hela Europa och sammankopplade med fiberoptiska nätverk. Idag omfattar Lofar 38 stationer i Nederländerna och 14 internationella stationer över hela Europa som tillsammans bildar ett av världens största, känsligaste och mest skarpsynta radioteleskop. Data från alla antenner kombineras med kraftfulla datorer för att skapa bilder av radiohimlen. Sveriges Lofar-station ligger vid Onsala rymdobservatorium, 45 km söder om Göteborg.
Lofar drivs av Lofar European Research Infrastructure Consortium (LOFAR ERIC), ett samarbete mellan forskningsinstitut i Nederländerna, Tyskland, Frankrike, Storbritannien, Polen, Italien, Sverige, Irland, Lettland och Bulgarien. LOFAR ERIC exemplifierar internationellt vetenskapligt samarbete och kombinerar anläggningar, databehandling och expertis över nationsgränser.
Täckning: 19 035 kvadratgrader (88 % av den norra himlen)
Antal katalogiserade källor: 13 667 877
Frekvensområde: 120–168 MHz (våglängd ~2 meter)
Vinkelupplösning: 6 bågsekunder
Mediankänslighet: 92 µJy/beam
Datavolym: 18,6 petabyte bearbetade data; 590 TB slutprodukter
Observationstid: 12 950 timmar under 10,5 år
Bearbetningskraft: ~20 miljoner kärntimmar
Alla dataprodukter i LoTSS-DR3 är offentligt tillgängliga, inklusive bilder och kataloger med mera. Dessa är tillgängliga via:
https://lofar-surveys.org/dr3.html
https://doi.org/10.25606/SURF.lotss-dr3
Kartan finns i en interaktiv version på adressen https://lofar-surveys.org/hips/LoTSS_DR3_high_hips/
Kontakter
Robert Cumming, astronom och kommunikatör, Onsala rymdobservatorium, Chalmers: robert.cumming@chalmers.se, 0704 93 31 14, 031 772 55 00
Cathy Horellou, astronom, Chalmers, cathy.horellou@chalmers.se
Kontakter:
- Kommunikatör, Onsala rymdobservatorium, Rymd-, geo- och miljövetenskap
- Professor (N1), Astronomi och plasmafysik, Rymd-, geo- och miljövetenskap
