Международная группа астрономов опубликовала данные крупнейшего на сегодняшний день обзора неба в радиодиапазоне. Третий релиз данных обзора LOFAR Two-metre Sky Survey (LoTSS-DR3) выявил почти 13,7 миллиона небесных объектов в том диапазоне света, который человеческий глаз не способен увидеть без специальных приборов. Исследование, детали которого изложены в недавней статье в журнале Astronomy & Astrophysics, предоставляет беспрецедентную коллекцию космических источников радиоволн, включая одни из самых экстремальных явлений во Вселенной.
Обзор охватывает 88 процентов северного неба и представляет собой результат обработки примерно 13 тысяч часов наблюдений, собранных за несколько лет. «Этот релиз данных объединяет более десяти лет наблюдений, крупномасштабную обработку данных и научный анализ, проведенный международной исследовательской группой», — говорит Тимоти Шимвелл, ведущий автор исследования и астроном из ASTRON и Лейденского университета в Нидерландах.
Наблюдения проводились с использованием радиотелескопа LOFAR (LOw Frequency ARray), который сам по себе является технологическим чудом. В отличие от привычных больших тарельчатых антенн, LOFAR представляет собой интерферометр, состоящий из примерно 20 тысяч антенн, распределенных между 52 станциями (38 из них находятся в Нидерландах, а 14 — в других европейских странах). Простираясь более чем на тысячу километров, эти антенны могут работать как множество отдельных датчиков или как единый радиотелескоп размером с Европу.
Обработка полученных данных стала колоссальной задачей. «Объем данных, с которыми мы работали — в общей сложности 18,6 петабайта — был огромным и требовал непрерывной обработки и мониторинга в течение многих лет с использованием более 20 миллионов машино-часов вычислительного времени», — объясняет Александр Драбент, астроном Тюрингенской государственной обсерватории и соавтор исследования. Для анализа сокровищницы данных исследователи задействовали один из крупнейших суперкомпьютеров Европы, расположенный в Исследовательском центре Юлиха в Германии. По словам Кристины Мансано, руководителя технических служб JSC и соавтора работы, для этого проекта впервые такие огромные объемы данных необходимо было хранить, обрабатывать и делать доступными в рамках астрономического проекта, что проложило путь для будущих крупномасштабных исследований.
Создание изображений с LOFAR — сложный процесс, поскольку телескоп не просто «фотографирует» ночное небо. Для получения одного снимка исследователям приходится сшивать вместе данные с 70 тысяч антенн, что требует оцифровки, передачи и комбинирования 13 терабит необработанных данных в секунду. Результат стоит затраченных усилий, так как итоговые изображения представляют непривычный взгляд на Вселенную. Например, полученный LOFAR снимок галактики Андромеды превращает нашего крупнейшего галактического соседа в подобие призрачного космического глаза.
Радиоизлучение также может раскрывать экзопланеты, столкновения скоплений галактик и магнитные поля сверхновых, которые ускоряют частицы до энергий, в тысячи раз превышающих возможности земных ускорителей. Благодаря способности низкочастотного света проходить сквозь плотные среды, он достигает нас из пыльных сердец Млечного Пути и других галактик. Это позволяет астрономам наблюдать, как черные дыры влияют на космическую эволюцию и как рождаются молодые звезды.
Теперь, когда эти данные стали общедоступными, открываются шлюзы для множества новых исследований, как это уже продемонстрировали предыдущие два релиза LOFAR. Кроме того, LOFAR служит важным предшественником для своего «духовного преемника» — строящейся глобальной обсерватории Square Kilometre Array (SKAO), которая станет крупнейшей в мире системой телескопов в Южной Африке и Австралии.
Исследование было опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.