Международная команда под руководством Лейденского университета получила самое чёткое и чувствительное изображение неба в низкочастотном радиодиапазоне. Снимок сделан с помощью радиотелескопа LOFAR и показывает почти 63 000 источников на участке неба площадью примерно в 25 полных лун. Результаты приняты к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics, а препринт уже доступен на arXiv.
Радиоисточники на восьми миллиардах пикселей
Исследователи наблюдали ELAIS-N1 — хорошо изученный участок северного неба, где находятся многочисленные тусклые и далёкие галактики. Новое изображение в 20 раз превосходит по разрешению предыдущий наиболее чувствительный снимок этой области, полученный LOFAR. Его детализация сравнима с возможностью различить монету на расстоянии около 10 километров.
Полное изображение содержит 8 миллиардов пикселей. Данные собирали более 200 часов, а их общий объём составил 400 терабайт. Раньше обработка такого массива для одного радиоснимка с настолько высоким разрешением была практически невозможна. Новые методы калибровки и обработки данных, разработанные командой и её партнёрами, за последние несколько лет снизили стоимость вычислений более чем в десять раз.
Весь набор данных удалось обработать на платформе высокопроизводительных вычислений Spider, которую в Нидерландах поддерживает организация SURF. По словам руководившего работой постдокторанта Лейденской обсерватории и ASTRON Юрьена де Йонга, обработка заняла несколько месяцев.
Джеты чёрных дыр и галактики со звездообразованием
Одну из крупнейших групп объектов на снимке составляют активные ядра галактик — компактные яркие центры галактик, где вещество закручивается вокруг сверхмассивной чёрной дыры. Такие объекты могут порождать мощные струйные выбросы. LOFAR особенно хорошо подходит для их обнаружения, поскольку чувствителен к слабому протяжённому радиоизлучению.
На снимках с меньшим разрешением далёкие галактики и радиоджеты часто выглядят как неразличимые пятна. По ним бывает трудно определить, состоит ли источник из нескольких галактик, связан ли сигнал с джетом или возник из-за звездообразования во всей галактике. Новые данные позволяют разделять эти компоненты и подробно прослеживать массивные джеты.
Другая крупная группа объектов — небольшие галактики, в которых активно образуются звёзды. Радиоволны проходят сквозь пыль, скрывающую звездообразование от оптических и инфракрасных телескопов, поэтому наблюдения LOFAR дают более прямую картину этих процессов в далёких галактиках.
Данные открыли для других исследователей
Полученный набор данных опубликован в открытом доступе. Учёные рассчитывают, что его ценность возрастёт при объединении с наблюдениями ELAIS-N1 в оптическом, инфракрасном и рентгеновском диапазонах. Это позволит оценивать, в частности, расстояния до обнаруженных радиоисточников и их массы.
Работа также демонстрирует возможности LOFAR2.0 — модернизации телескопа, которую ASTRON проводит совместно с европейскими партнёрами. Обновлённая система должна позволить получать более чувствительные и широкие изображения с высоким разрешением. По оценке авторов, LOFAR2.0 сохранит конкурентоспособность в период развития Square Kilometre Array — крупной радиообсерватории, строящейся в Южной Африке и Австралии.
