Najdokładniejsza mapa radiowa Wszechświata: LOFAR LoTSS-DR3

Na ilustracji (1): Radiogalaktyki NGC 315 i NGC 383 dominują na tej mapie przeglądu LoTSS DR3 dzięki spektakularnym, skręconym dżetom napędzanym przez centralne supermasywne czarne dziury. Znajdują się w odległości odpowiednio około 223 i 209 milionów lat świetlnych od Ziemi i wyróżniają na tle setek znacznie bardziej odległych źródeł radiowych, widocznych tu jako słabe punkty emisji (LOFAR surveys collaboration).

Obserwacje nieba na niskich częstotliwościach radiowych ujawniają zupełnie inny obraz Wszechświata niż ten widoczny w zakresie światła odbieranego przez nasze oczy. Pozwalają astronomom śledzić różne wysokoenergetyczne zjawiska, takie jak burzliwe procesy formowania gwiazd zachodzące w galaktykach w różnych epokach kosmologicznych. Głębokie jak jeszcze nigdy dotąd mapy radiowe Wszechświata przeglądu LoTSS-DR3 już teraz umożliwiają prowadzenie wielu nowych analiz, dostarczając cennych informacji na temat powstawania i ewolucji struktur kosmicznych, przyspieszania cząstek do ekstremalnych energii oraz konfiguracji kosmicznych pól magnetycznych.

LOFAR (LOw Frequency ARray) to rewolucyjny radioteleskop zaprojektowany i zbudowany przez Holenderski Instytut Radioastronomiczny ASTRON, zarządzany przez konsorcjum LOFAR European Research Infrastructure Consortium (LOFAR ERIC), które zrzesza instytucje z ośmiu krajów, w tym Polski. W odróżnieniu od tradycyjnych anten parabolicznych LOFAR składa się z tysięcy prostych elementów – dipoli rozmieszczonych w całej Europie, połączonych sieciami światłowodowymi. Dane pochodzące ze wszystkich anten są korelowane za pomocą potężnych komputerów w celu tworzenia niezwykle czułych radiowych obrazów nieba. W Polsce działają trzy stacje interferometru LOFAR: w Borówcu koło Poznania (Centrum Badań Kosmicznych PAN), Bałdach koło Olsztyna (Uniwersytet Warmińsko-Mazurski) i w Łazach koło Bochni, należąca do Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Sukces nowego przeglądu jest efektem ponad dekady wspólnych pracy i redukcji gigantycznej ilości danych radioastronomicznych (łącznie ponad 18 petabajtów, które przetworzono z wykorzystaniem 20 milionów godzin pracy procesorów). Aby uzyskać wyraźne obrazy nieba radiowego, naukowcy musieli opracować innowacyjne algorytmy niwelujące zakłócenia wywoływane przez m.in. ziemską jonosferę.

Artykuł, w którym opisano przegląd, opublikowało czasopismo Astronomy & Astrophysics. W gronie badaczy zaangażowanych w projekt LoTSS-DR3 znaleźli się naukowcy z Holandii, Niemiec, Francji, Wielkiej Brytanii, Włoch, Szwecji, Irlandii, Łotwy czy Bułgarii oraz liczni astronomowie z polskich ośrodków: Uniwersytetu Jagiellońskiego, Narodowego Centrum Badań Jądrowych, Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Centrum Fizyki Teoretycznej PAN oraz Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Obserwatorium Astronomiczne UJ reprezentują: prof. dr hab. Krzysztof Chyży, dr hab. Marek Jamrozy, prof. UJ, dr Arpita Misra i dr Sagar Sethi.