(LOFAR/LOL-undersøgelse) Billedet ovenfor kan ligne et ganske normalt billede af nattehimlen, men det, du ser på, er meget mere specielt end bare glitrende stjerner. Hver af de hvide prikker er en aktiv supermassiv sort hul .
Og hver af dem sorte huller fortærer materiale i hjertet af en galakse millioner af lysår væk – sådan kunne de overhovedet identificeres.
Med i alt 25.000 sådanne prikker skabte astronomer det mest detaljerede kort til dato over sorte huller ved lave radiofrekvenser i begyndelsen af 2021, en præstation, der tog årevis og et radioteleskop i europæisk størrelse at kompilere.
'Dette er resultatet af mange års arbejde med utroligt vanskelige data,' forklarede astronom Francesco de Gasperin fra universitetet i Hamburg i Tyskland. 'Vi var nødt til at opfinde nye metoder til at konvertere radiosignalerne til billeder af himlen.'
(LOFAR/LOL-undersøgelse)
Når de bare hænger ud og laver ikke meget, afgiver sorte huller ikke nogen påviselig stråling, hvilket gør dem meget sværere at finde. Når et sort hul aktivt ophober materiale – spoler det ind fra en skive af støv og gas, der cirkler omkring detvand kredser om et afløb- de intense kræfter, der er involveret, genererer stråling på tværs af flere bølgelængder, som vi kan detektere på tværs af det store rum.
Det, der gør ovenstående billede så specielt, er, at det dækker de ultralave radiobølgelængder, som detekteres af LOw Frequency ARray ( LØFTER ) I Europa. Dette interferometriske netværk består af omkring 20.000 radioantenner, fordelt på 52 steder i Europa.
I øjeblikket er LOFAR det eneste radioteleskopnetværk, der er i stand til at lave dyb, højopløselig billeddannelse ved frekvenser under 100 megahertz, hvilket giver en udsigt til himlen som ingen anden. Denne dataudgivelse, der dækker fire procent af den nordlige himmel, var den første for netværkets ambitiøse plan om at afbilde hele den nordlige himmel i ultralave frekvenser, LOFAR LBA Sky Survey (LoLSS).
Fordi det er baseret på Jorden, har LOFAR en betydelig hindring at overvinde, som ikke rammer rumbaserede teleskoper: ionosfæren. Dette er særligt problematisk for ultra-lavfrekvente radiobølger , som kan reflekteres tilbage i rummet. Ved frekvenser under 5 megahertz er ionosfæren uigennemsigtig af denne grund.
De frekvenser, der trænger ind i ionosfæren, kan variere alt efter atmosfæriske forhold. For at overvinde dette problem brugte holdet supercomputere, der kører algoritmer til at korrigere for ionosfærisk interferens hvert fjerde sekund. I løbet af de 256 timer, LOFAR stirrede på himlen, er det mange rettelser.
Det er det, der har givet os et så klart udsyn til den ultralavfrekvente himmel.
'Efter mange års softwareudvikling er det så vidunderligt at se, at det nu virkelig er lykkedes,' sagde astronom Huub Röttgering fra Leiden Observatory i Holland.
At skulle korrigere for ionosfæren har også en anden fordel: Det vil give astronomer mulighed for at bruge LoLSS-data til at studere selve ionosfæren. Ionosfæriske vandrende bølger, scintillationer , og ionosfærens forhold til solcyklusser kunne karakteriseres meget mere detaljeret med LoLSS. Dette vil give forskere mulighed for bedre at begrænse ionosfæriske modeller.
Og undersøgelsen vil give nye data om alle mulige astronomiske objekter og fænomener, såvel som muligvis uopdagede eller uudforskede objekter i området under 50 megahertz.
'Den endelige udgivelse af undersøgelsen vil lette fremskridt på tværs af en række astronomiske forskningsområder,' skrev forskerne i deres papir .
'[Dette] vil give mulighed for at studere mere end 1 million lavfrekvente radiospektre, hvilket giver unik indsigt i fysiske modeller for galakser, aktive kerner, galaksehobe og andre forskningsområder. Dette eksperiment repræsenterer et unikt forsøg på at udforske den ultralavfrekvente himmel med en høj vinkelopløsning og dybde.'
Resultaterne er offentliggjort i Astronomi og astrofysik .
En version af denne artikel blev først offentliggjort i februar 2021.