Die detailliertesten Bilder von Galaxien, die mit LOFAR . gesehen wurden

Nach fast einem Jahrzehnt der Arbeit hat ein internationales Astronomenteam die detailliertesten Bilder von Galaxien außerhalb unserer eigenen veröffentlicht und ihre Arbeitsweise in noch nie dagewesener Detailtreue enthüllt. Bilder wurden unter Verwendung von von ASTRON gesammelten Daten generiert und ausgeführt Niederfrequenz-Array (LOFAR), ein Radioteleskop, das aus einem Netzwerk von mehr als 70.000 kleinen Antennen besteht, die über neun europäische Länder verteilt sind, mit einem Kern in Exloo, Niederlande. Die Ergebnisse waren das Ergebnis jahrelanger Arbeit eines Teams unter der Leitung von Dr. Leah Morabito von der Universität Durham. Das Team wurde zuvor in Großbritannien unterstützt Rat für Wissenschafts- und Technologieeinrichtungen (STFC).

Synthese wissenschaftlicher Ergebnisse. Kredit von links nach rechts von oben: N. Ramírez-Olivencia et el. [radio]; NASA, European Space Agency, Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration und A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University), hrsg. kommen [optical]C. Groeneveld, R. Timmerman; Weltraumteleskop Lovar und Hubble. kokriti. LOFAR & Sloan Digital Sky Survey, A. Kappes, F. Swijen; LOFAR & DESI Legacy Imaging Survey, S. Badole; NASA, ESA und Calcada, Grafiken: W. L. Williams.

Neben der Unterstützung der wissenschaftlichen Nutzung finanziert STFC auch die britische Beteiligung an LOFAR, einschließlich der Kosten für die Modernisierung und den Betrieb des LOFAR-Terminals in Hampshire.

Enthülle eine verborgene Welt des Lichts in HD

Das Universum ist voll von elektromagnetischer Strahlung und sichtbares Licht ist nur der kleinste Teil davon. Von kurzwelligen Gammastrahlen und Röntgenstrahlen bis hin zu Mikrowellen und langwelligen Radiowellen offenbart jeder Teil des Lichtspektrums etwas Einzigartiges über das Universum.

Das LOFAR-Netzwerk erzeugt Bilder bei FM-Radiofrequenzen, die im Gegensatz zu Quellen mit kürzeren Wellenlängen wie sichtbarem Licht nicht durch Staub- und Gaswolken verdeckt werden, die astronomische Objekte bedecken können. Regionen des Weltraums, die unseren Augen dunkel erscheinen, brennen in Radiowellen tatsächlich hell – so können Astronomen Regionen der Sternentstehung oder die Kerne von Galaxien selbst sehen.

Die neuen Bilder, die durch internationale Zusammenarbeit ermöglicht werden, verschieben die Grenzen dessen, was wir über Galaxien und supermassereiche Schwarze Löcher wissen. Eine Sonderausgabe der wissenschaftlichen Zeitschrift Astronomie und Astrophysik gewidmet 11 Forschungsarbeiten Beschreiben Sie diese Bilder und wissenschaftlichen Erkenntnisse.

READ  Zehn Bewohner starben nach dem Ausbruch in einem Pflegeheim in Amersfoort
Von LOFAR enthüllte Funksysteme. Kredit: LK Morabito; LOFAR KSP-Umfragen.

Bessere Genauigkeit durch Zusammenarbeit

Die Bilder zeigen das Innere von nahen und fernen Galaxien mit einer 20-fach höheren Auflösung als typische LOFAR-Bilder. Dies wird durch die einzigartige Verwendung der Matrix durch das Team ermöglicht.

Mehr als 70.000 LOFAR-Antennen sind in ganz Europa verstreut, hauptsächlich in den Niederlanden. Im Normalbetrieb werden nur Signale von in den Niederlanden befindlichen Antennen kombiniert, wodurch ein “virtuelles” Teleskop mit einer Sammellinse von 120 km Durchmesser entsteht. Mit Signalen aller europäischen Antennen vergrößerte das Team den Durchmesser der „Linse“ auf fast 2.000 Kilometer und steigerte die Genauigkeit um das 20-fache.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Array-Antennen, die mehrere Signale in Echtzeit sammeln, um Bilder zu erzeugen, verwendet LOFAR ein neues Konzept, bei dem die von jeder Antenne gesammelten Signale digitalisiert, an einen zentralen Prozessor übertragen und dann zu einem Bild kombiniert werden. Jedes LOFAR-Bild ist das Ergebnis einer Kombination von Signalen von mehr als 70.000 Antennen, was eine außergewöhnliche Auflösung ermöglicht.

Die Radiogalaxie Hercules A ist bekannt für ihre massiven Jetstreams, die von einem zentralen supermassiven Schwarzen Loch angetrieben werden. Kredit: R. Timmerman; Weltraumteleskop Lovar und Hubble.

Jets supermassereicher Schwarzer Löcher sichtbar machen

Supermassive Schwarze Löcher liegen im Herzen vieler Galaxien, von denen viele “aktive” Schwarze Löcher sind, die fallende Materie verschlingen und in starken Jets ins Universum zurückspucken. Diese Jets sind für das bloße Auge unsichtbar, aber sie brennen hell in Radiowellen und auf diese Jets haben sich die neuen hochauflösenden Bilder konzentriert.

Arzt. Neil Jackson von der University of Manchester sagte: „Diese hochauflösenden Bilder ermöglichen es uns, hineinzuzoomen und zu sehen, was wirklich passiert, wenn supermassive Schwarze Löcher Radiojets aussenden, die zuvor bei Frequenzen nahe dem FM-Radiobereich nicht möglich waren.

Die Arbeit des Teams bildet die Grundlage für neun wissenschaftliche Studien, die neue Erkenntnisse über die innere Struktur von Radiojets in verschiedenen Galaxien liefern.

READ  Tjeerd de Groot (D66) will das Stromkabel von Schiermonnikoog unabhängig erforschen

Zehnjährige Herausforderung

Noch bevor LOFAR im Jahr 2012 in Betrieb genommen wurde, begann das Team europäischer Astronomen mit der gewaltigen Herausforderung, Signale von mehr als 70.000 Antennen zu kombinieren, die bis zu 2.000 Kilometer voneinander entfernt sind. Das Ergebnis, eine öffentlich zugängliche Datenverarbeitungspipeline, die in einem wissenschaftlichen Artikel detailliert beschrieben wird, wird es Astronomen auf der ganzen Welt ermöglichen, mit LOFAR relativ einfach hochauflösende Bilder zu erstellen.

Arzt. “Unser Ziel ist es, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft damit das gesamte europäische Netzwerk von LOFAR-Teleskopen für ihre Wissenschaft nutzen kann, ohne jahrelang Experten werden zu müssen”, sagte Leah Morabito von der Durham University.

Superfotos erfordern Supercomputer

Die relative Einfachheit der Endbenutzererfahrung täuscht über die Komplexität der Rechenherausforderung hinweg, die jedes Bild möglich macht. LOFAR macht nicht nur “Bilder” des Nachthimmels, es muss auch die von mehr als 70.000 Antennen gesammelten Daten zusammenstellen, eine riesige Rechenaufgabe. Um ein einzelnes Bild zu produzieren, müssen mehr als 13 Terabyte Rohdaten pro Sekunde – das entspricht mehr als 300 DVDs – digitalisiert, an einen Zentralprozessor übertragen und anschließend kombiniert werden.

Frits Swegen von der Universität Leiden: “Um solch riesige Datenmengen zu verarbeiten, müssen wir Supercomputer einsetzen. Damit können wir in wenigen Tagen Terabyte an Informationen dieser Antennen in mehrere Gigabyte Daten umwandeln, die für die Wissenschaft bereit sind.” Quelle: Astro.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.