Астрономы получили самое детальное радиоизображение неба с почти 63 тысячами космических источников
Международная группа астрономов получила самое чёткое и чувствительное изображение космоса в низкочастотном радиодиапазоне. С помощью европейского радиотелескопа LOFAR исследователи составили карту, содержащую почти 63 тысячи источников радиоизлучения, включая далёкие галактики и мощные выбросы вещества из окрестностей сверхмассивных чёрных дыр. Новое изображение оказалось примерно в 20 раз чётче предыдущих наиболее чувствительных наблюдений того же участка неба, а его полное разрешение достигает восьми миллиардов пикселей.
Исследование провела международная команда под руководством Лейденского университета в Нидерландах. Учёные наблюдали область ELAIS-N1 в северной части неба, которая давно используется для изучения далёких галактик и эволюции Вселенной. Новая карта охватывает участок размером 2,5 на 2,5 углового градуса, что по площади примерно в 25 раз превышает видимый диск полной Луны.
Для создания изображения потребовалось 200 часов наблюдений в диапазоне частот от 115 до 168 мегагерц. За это время радиотелескоп собрал около 400 терабайт данных, обработка которых ещё несколько лет назад потребовала бы слишком больших вычислительных ресурсов. Благодаря усовершенствованным методам калибровки и обработки стоимость вычислений удалось сократить более чем в десять раз. Весь массив данных обработали за несколько месяцев на высокопроизводительной вычислительной платформе Spider в Нидерландах.
Угловое разрешение нового изображения достигает приблизительно 0,33 на 0,39 угловой секунды. Для сравнения исследователи приводят пример с монетой, которую при таком разрешении можно было бы различить с расстояния около десяти километров. Высокая детализация позволила разделить структуры, которые на прежних радиоизображениях сливались в отдельные светящиеся пятна.
Особенно хорошо на новой карте видны струи заряженных частиц, выбрасываемые из окрестностей сверхмассивных чёрных дыр. Такие потоки, называемые джетами, способны простираться далеко за пределы своих галактик и взаимодействовать с окружающим межгалактическим газом. Ранее некоторые из них выглядели как компактные источники радиоизлучения, но теперь астрономы могут различать их протяжённые структуры, изгибы и яркие центральные области.
Другая значительная группа обнаруженных объектов — галактики с активным звездообразованием. Радиоволны способны проходить сквозь облака космической пыли, которая затрудняет наблюдения в видимом свете, поэтому LOFAR позволяет исследовать процессы рождения звёзд даже в сильно запылённых областях. Высокое разрешение также помогает отличать радиоизлучение, связанное со звездообразованием, от излучения вещества вблизи сверхмассивных чёрных дыр.
Объединив новые наблюдения с ранее опубликованными данными LOFAR, исследователи составили каталог из 62 916 уникальных радиоисточников. Таким образом, указанное количество объектов относится к объединённому каталогу, а не исключительно к новым обнаружениям. Полученные материалы уже доступны научному сообществу для дальнейшего анализа и сопоставления с оптическими, инфракрасными и рентгеновскими наблюдениями.
Разработанные методы будут использоваться при дальнейшем развитии европейского радиотелескопа LOFAR2.0, модернизацией которого занимается Нидерландский институт радиоастрономии ASTRON совместно с международными партнёрами. Обновлённая система позволит создавать более чувствительные изображения обширных участков неба с высоким угловым разрешением. Полученный опыт также будет полезен для исследований с помощью строящейся радиообсерватории Square Kilometre Array в Южной Африке и Австралии.
Исследование принято к в научном журнале Astronomy & Astrophysics.