Udaljene galaksije koje su na ranijim radijskim snimkama izgledale poput nejasnih mrlja sada pokazuju zasebne jezgre, izdužene mlazove i druge pojedinosti. Međunarodni tim predvođen astronomima sa Sveučilišta u Leidenu izradio je novu snimku dijela sjevernog neba koja je oko 20 puta oštrija od prethodne najosjetljivije LOFAR-ove snimke istog područja.
Za taj prikaz trebalo je povezati 200 sati opažanja europskom mrežom radioteleskopa LOFAR. Rezultat je dosad najdublji radijski prikaz na frekvencijama ispod 1,28 gigaherca, prema radu istraživačkog tima, prihvaćenom za objavu u časopisu Astronomy & Astrophysics. Uz ranije podatke, nova su opažanja poslužila za sastavljanje kataloga s 62.916 različitih izvora radijskog zračenja.
Iza tih točaka nalaze se ponajprije galaksije u kojima nastaju zvijezde i aktivne galaktičke jezgre, područja oko supermasivnih crnih rupa. Nova snimka astronomima olakšava razlikovanje tih procesa, koji su se pri manjoj razlučivosti često stapali u isti nejasan signal.
Što se doista vidjelo 20 puta oštrije
Astronomi su promatrali područje ELAIS-N1, već dobro istražen dio sjevernog neba. Snimka obuhvaća polje veličine 2,5 puta 2,5 stupnjeva. Za razliku od velikih pregleda koji nastoje pokriti što veći dio neba, ovdje je cilj bio u jednom području istodobno razabrati vrlo sitne detalje i zabilježiti iznimno slabe izvore.
LOFAR je već poslužio za izradu mnogo šire karte s milijunima radijskih izvora. Ovaj rezultat pokazuje koliko se dodatnih pojedinosti može izdvojiti kada se opažanja usmjere na manji dio neba i povežu antene raspoređene diljem Europe.
Tim je upotrijebio opažanja u rasponu od 115 do 168 megaherca. Najudaljenije postaje koje LOFAR koristi za ovakva snimanja međusobno su razmaknute gotovo 2000 kilometara. Njihovi se signali zajednički obrađuju, čime mreža razlučuje pojedinosti koje nizozemske postaje same ne bi mogle razdvojiti.
Na novom se prikazu mogu odvojiti izvori koji su se prije preklapali te jasnije pratiti strukture unutar pojedine galaksije. Dobivena oštrina usporediva je s razlučivanjem novčića na udaljenosti od desetak kilometara.
Mlazovi crnih rupa više nisu samo mrlje
Plin koji pada prema supermasivnoj crnoj rupi može osloboditi goleme količine energije. Iz njezine okoline mogu se širiti snažni mlazovi plazme, vidljivi radioteleskopima i daleko izvan same galaksije. Ti mlazovi utječu i na okolni plin, pa je njihov oblik važan za razumijevanje razvoja galaksija.
Pri slabijoj razlučivosti ponekad je teško odrediti pripadaju li dvije svijetle mrlje različitim galaksijama ili su dijelovi istog mlaza. Novi podaci olakšavaju povezivanje tih struktura s galaksijom iz koje potječu. Ujedno pomažu razlikovati zračenje povezano s nastankom zvijezda od zračenja koje potječe iz aktivnosti crne rupe.
Važna je i osjetljivost na slabe, raširene strukture. Najfinija snimka ne mora najbolje prikazati svaku vrstu izvora: zračenje raspršeno preko većeg područja može se lakše uočiti pri nešto slabijoj razlučivosti. Zbog toga su astronomi usporedili nekoliko prikaza i povezali ih s ranijim podacima.
Tako je nastao zajednički katalog s ukupno 62.916 jedinstvenih izvora, koji objedinjuje nova opažanja i ranije zabilježene objekte. U njemu su i kompaktni izvori i oni čije je radijsko zračenje raširenije.
Stotine terabajta podataka za jednu snimku
Prema objavi nizozemske astronomske organizacije NOVA, opažanja su dala oko 400 terabajta podataka, a konačni prikaz u punoj razlučivosti sadržava približno osam milijardi piksela. Takav posao donedavno nije bio računalno izvediv u razumnu roku.
Tim je unaprijedio postupke kalibracije i povezivanja opažanja snimljenih u različito vrijeme. Time su računalni zahtjevi smanjeni više od deset puta u odnosu na prve uspješne širokokutne LOFAR-ove snimke ovakve razlučivosti. Obrada je na nizozemskoj računalnoj platformi Spider trajala nekoliko mjeseci.
Podaci su dostupni astronomskoj zajednici. Povezivanjem s optičkim, infracrvenim i rendgenskim opažanjima istog područja istraživači mogu bolje odrediti udaljenosti i svojstva galaksija te proučavati odnos nastanka zvijezda i aktivnosti crnih rupa. Iste metode trebale bi se primjenjivati i s nadograđenim sustavom LOFAR2.0, za još dublje i šire snimke neba.
