LOFAR radio slika neba: 62.916 izvora u polju ELAIS-N1
Tim sa Univerziteta u Lajdenu objavio je sliku polja od 6,25 kvadratnih stepeni, 20 puta oštriju od prethodne najosetljivije slike LOFAR-a istog dela neba.
Međunarodni tim pod vodstvom Univerziteta u Lajdenu predstavio je najoštriju i najosetljiviju radio sliku neba ikada napravljenu na niskim frekvencijama. Snimak mreže antena LOFAR (Low Frequency Array) prikazuje polje ELAIS-N1 na severnoj hemisferi neba, a u njemu je izbrojano 62.916 jedinstvenih radio izvora. Rad je 4. novembra poslat na server pretisaka arXiv i prihvaćen je za objavu u časopisu Astronomy & Astrophysics, a o rezultatima je saopštenje objavila Holandska istraživačka škola za astronomiju.
Koliko je veliko polje i šta je na njemu?
ELAIS-N1 je dobro proučen deo severnog neba, poznat po velikom broju slabih i udaljenih galaksija. Prema radu, snimljeno je polje od 2,5 sa 2,5 stepena, dakle 6,25 kvadratnih stepeni. Saopštenje tu površinu opisuje kao oko 25 puta veću od površine punog Meseca na nebu.
Brojka od 62.916 izvora potiče iz naučnog rada, dok saopštenje za javnost navodi zaokruženo „skoro 63.000“. Katalog je sastavljen spajanjem novih snimaka sa ranije objavljenim dubokim LOFAR snimcima rezolucije od 6 ugaonih sekundi.
Posmatranje je vodio tim sa Univerziteta u Lajdenu uz učešće instituta ASTRON, a prvi autor rada je J. M. G. H. J. de Jong. Rad nosi naslov „Pushing the frontiers of low-frequency radio astronomy: An ultra-deep sub-arcsecond LOFAR image of ELAIS-N1“ i vodi se pod oznakom arXiv 2611.06152.
Koliko je slika oštrija od prethodne?
Autori navode da je nova slika 20 puta oštrija od dotad najosetljivije LOFAR slike istog dela neba, koja je imala rezoluciju od 6 ugaonih sekundi. U središtu polja ugaona rezolucija iznosi 0,33 sa 0,39 ugaone sekunde, a uprosečeno po površini 0,36 sa 0,45. Saopštenje to poredi sa raspoznavanjem novčića sa oko 10 kilometara udaljenosti.
Osetljivost je u središtu 5,3 mikrodžanskog po snopu za tačkasti izvor, a uprosečeno po površini 7,4 mikrodžanska. Posmatrano je u frekvencijskom pojasu od 115 do 168 megaherca. Autori rada ove snimke ocenjuju kao najdublje radio slike ispod 1,28 gigaherca do danas.
Položaji izvora provereni su na 95 kvazara iz kataloga Gaia. Odstupanje je minus 3 plus minus 27 milisekundi luka po rektascenziji i 2 plus minus 17 po deklinaciji.
Kako je obrađeno 400 terabajta?
Podaci su skupljani 200 sati i zauzimaju 400 terabajta, a slika u punoj rezoluciji ima 8 milijardi piksela. Obrada na takvom nivou detalja godinama nije bila izvodljiva. Poboljšani postupci kalibracije i redukcije podataka, koje je razvio tim sa saradnicima, spustili su cenu obrade više od deset puta u poslednjih nekoliko godina.
Jurjen de Jong, postdoktorski istraživač na Opservatoriji u Lajdenu i u institutu ASTRON, koji je vodio istraživanje, objasnio je to u saopštenju:
„Ceo skup podataka mogao je da se obradi na Spideru, platformi za obradu podataka visokih performansi koju drži SURF u Holandiji, za samo nekoliko meseci.“
Posao je tako obavljen na holandskoj računarskoj platformi, a ne na namenski sagrađenom sistemu uz teleskop.
Šta se vidi na slici?
Dve najzastupljenije grupe izvora su aktivna jezgra galaksija i male galaksije u kojima se stvaraju zvezde. Aktivna jezgra pokreću supermasivne crne rupe, a mogu da pokrenu i snažne mlazeve, koje LOFAR dobro beleži zbog osetljivosti na slabo, rasprostranjeno zračenje. Radio talasi prolaze kroz prašinu koja zaklanja stvaranje zvezda od optičkih i infracrvenih teleskopa, pa radio snimci pokazuju taj proces u dalekim galaksijama bez zaklona.
Na slikama niže rezolucije udaljene galaksije i mlazevi koje pokreću crne rupe izgledaju kao bezoblične mrlje. Teško je reći od koliko se galaksija ili delova sastoje, i dolazi li zračenje iz mlaza ili iz stvaranja zvezda u celoj galaksiji. Na novim podacima se komponente lakše razdvajaju, a veliki mlazevi mogu da se prate u detaljima.
Reinout van Weeren, docent na Opservatoriji u Lajdenu i koautor rada, rekao je u saopštenju:
„Sa ovako oštrim i osetljivim pogledom na naše nebo na niskim radio frekvencijama dobijamo novi prozor za proučavanje toga kako ovi radio mlazevi deluju na svoju okolinu i kako se razvijaju tokom kosmičkog vremena.“
Šta dalje sa podacima i teleskopom?
Podaci su slobodno dostupni astronomskoj zajednici. Najveći deo naučne vrednosti očekuje se od spajanja sa snimcima istog polja u optičkom, infracrvenom i rendgenskom području, jer se tako mogu odrediti svojstva poput udaljenosti i mase svakog izvora.
Autori rad navode i kao dokaz mogućnosti nadogradnje LOFAR2.0, koju ASTRON izvodi sa evropskim partnerima. De Jong tvrdi da slika pokazuje kako će LOFAR2.0 ostati konkurentan i u vreme rada opservatorije Square Kilometre Array, koja se gradi u Južnoafričkoj Republici i Australiji.
Šta ovo ne dokazuje?
Rad je za sada dostupan kao pretisak, a prihvaćen je za objavu u časopisu, što znači da recenzirana verzija još nije izašla. Brojke o rezoluciji, osetljivosti i broju izvora dolaze od samih autora. Sama slika ne govori o prirodi pojedinačnih izvora: da bi se znalo koji je izvor mlaz crne rupe, a koji galaksija sa zvezdama u nastajanju, potrebna su dodatna posmatranja na drugim talasnim dužinama. Ocena da će LOFAR2.0 ostati konkurentan u eri SKA je procena istraživača, a ne rezultat ovog merenja.
