Svemir kakav vidimo očima i optičkim teleskopima tek je dio priče. U radijskom dijelu spektra otkriva se posve drugačiji, energičniji kozmos, ispresijecan mlazovima iz crnih rupa, prožet magnetskim poljima i ispunjen tragovima eksplozija davnih zvijezda. Upravo takav pogled sada donosi najveće radijsko istraživanje neba dosad, koje je zabilježilo čak 13,7 milijuna kozmičkih izvora i pružilo najpotpuniji popis aktivno rastućih supermasivnih crnih rupa do danas.
Riječ je o trećem izdanju projekta LOFAR Two-meter Sky Survey, iza kojeg stoji međunarodna suradnja okupljena oko mreže radioteleskopa LOFAR. Nova karta neba predstavlja prekretnicu u radijskoj astronomiji, ali i primjer desetogodišnje koordinacije znanstvenika i računalnih stručnjaka diljem Europe.
Svemir u niskim frekvencijama
Promatrajući nebo na niskim radijskim frekvencijama, istraživači dobivaju sliku koja se dramatično razlikuje od one u vidljivoj svjetlosti. Velik dio zabilježenog zračenja potječe od relativističkih čestica – čestica koje se gibaju brzinama bliskim brzini svjetlosti kroz magnetska polja. Takvi signali omogućuju praćenje moćnih mlazova koje izbacuju supermasivne crne rupe, ali i galaksija u kojima se zvijezde stvaraju iznimno intenzivno.
Zahvaljujući iznimnoj osjetljivosti i rezoluciji, karta je otkrila i rijetke objekte: skupove galaksija u sudaru, slabe ostatke supernova te zvijezde koje ulaze u bliske međusobne interakcije ili povremeno ‘bljesnu’ u radijskom zračenju. Već sada omogućuje stotine novih istraživanja o nastanku i razvoju kozmičkih struktura, o tome kako se čestice ubrzavaju do ekstremnih energija te kako se kroz milijune svjetlosnih godina protežu kozmička magnetska polja. Javnosti su pritom stavljene na raspolaganje najosjetljivije širokopojasne radijske karte svemira ikad izrađene.
U središtu svega nalazi se sama infrastruktura. LOFAR objedinjuje 38 postaja u Nizozemskoj i još 14 međunarodnih postaja raspoređenih po Europi, od Njemačke i Francuske do Poljske, Italije, Švedske, Irske, Latvije i Bugarske. Najudaljenije postaje međusobno su razdvojene gotovo 2000 kilometara, čime tvore jedan od najvećih i najpreciznijih radijskih teleskopa na svijetu.
Desetljeće rada i petabajti podataka
Iza konačne karte stoji više od 13.000 sati opažanja. Obrada takvog materijala zahtijevala je razvoj novih tehnika koje ispravljaju snažna izobličenja uzrokovana ionosferom, električki nabijenim slojem Zemljine atmosfere. Bez tih korekcija slika bi bila zamućena i nepouzdana.
Računalni izazov bio je golem. Ukupno je obrađeno 18,6 petabajta podataka, što znači milijune gigabajta informacija, uz više od 20 milijuna sati rada procesorskih jezgri. To je ekvivalent višegodišnjem neprekidnom radu snažnih superračunala. Razvoj algoritama trajao je godinama, ali sada omogućuje rutinsko stvaranje iznimno oštrih i detaljnih prikaza niskofrekventnog radijskog neba, uključujući potragu za promjenjivim signalima zvijezda i egzoplaneta.
Već prvi rezultati mijenjaju sliku svemira. Znanstvenici sada mogu proučavati raznoliku populaciju supermasivnih crnih rupa i njihovih mlazova u različitim fazama razvoja te pokazati da njihova svojstva ne ovise samo o samoj crnoj rupi, nego i o galaksiji i okruženju u kojem se nalaze. Istodobno su dobivena pouzdana mjerenja stopa stvaranja zvijezda u milijunima galaksija, što otkriva kako se taj proces mijenja kroz kozmičko vrijeme.
Analiza brojnih skupova galaksija pokazala je i da golemi udarni valovi i turbulencije ubrzavaju čestice i jačaju magnetska polja na razmjerima od milijuna svjetlosnih godina, i to mnogo češće nego što se ranije pretpostavljalo. U podacima su već otkriveni i prolazni radijski izvori, dosad nepoznati ostaci supernova, neke od najvećih i najstarijih poznatih radijskih galaksija te signali koji upućuju na interakcije između egzoplaneta i njihovih zvijezda.
Projekt se pritom ne zaustavlja. LOFAR je u fazi nadogradnje na verziju LOFAR2.0, koja će udvostručiti brzinu snimanja neba. Istodobno napredak u obradi podataka otvara mogućnost još veće rezolucije, a time i detaljnijeg uvida u radijski svemir. Najveća karta neba tako nije završna točka, nego temelj za novo poglavlje u razumijevanju najenergetskijih procesa u svemiru
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
