Esta imagen muestra cómo el radiotelescopio LOFAR abre una nueva vista del universo. La imagen muestra el cúmulo de galaxias Abell 1314. En tonos de gris, un pedazo del cielo puede verse como lo conocemos en luz visible. Los tonos anaranjados muestran la radiación que emite radio en la misma parte del cielo. La imagen de radio se ve completamente diferente y cambia nuestras suposiciones sobre cómo surgen y se desarrollan las galaxias. Estos objetos se encuentran a una distancia de aproximadamente 460 millones de años luz de la Tierra. En medio de cada galaxia hay un agujero negro. Cuando la materia cae en ella, se libera una cantidad increíble de energía y se expulsan electrones como una fuente. Estos electrones acelerados producen una emisión de radio que puede extenderse a distancias gigantescas y no es visible en longitudes de onda ópticas. Crédito:Rafaël Mostert / LOFAR Surveys Team / Sloan Digital Sky Survey DR13
Un equipo internacional de más de 200 astrónomos de 18 países ha publicado la primera fase de un nuevo e importante estudio radial del cielo con una sensibilidad sin precedentes utilizando el telescopio Low Frequency Array (LOFAR). La encuesta revela cientos de miles de galaxias previamente no detectadas, arrojando nueva luz sobre muchas áreas de investigación, incluida la física de los agujeros negros y cómo evolucionan los cúmulos de galaxias. Un número especial de Astronomía y Astrofísica está dedicado a los primeros veintiséis artículos de investigación que describen la encuesta y sus primeros resultados.
La radioastronomía revela procesos en el universo que no se pueden ver con instrumentos ópticos. En esta primera parte del estudio del cielo, LOFAR observó una cuarta parte del hemisferio norte a bajas frecuencias de radio. En este punto, aproximadamente el 10 por ciento de esos datos se ha hecho público. Traza 300, 000 fuentes, casi todas las cuales son galaxias en el universo distante; sus señales de radio han viajado miles de millones de años luz para llegar a la Tierra.
Agujeros negros
Huub Röttgering, La Universidad de Leiden (Países Bajos) dice:"Si tomamos un radiotelescopio y miramos al cielo, vemos principalmente emisiones del entorno inmediato de agujeros negros masivos. Con LOFAR, esperamos responder a la fascinante pregunta:¿De dónde vienen esos agujeros negros? "Los investigadores saben que los agujeros negros son comedores desordenados. Cuando el gas cae sobre ellos, emiten chorros de material que se pueden ver en longitudes de onda de radio.
Philip Best, Universidad de Edimburgo (Reino Unido), dice, "LOFAR tiene una sensibilidad notable y eso nos permite ver que estos chorros están presentes en todas las galaxias más masivas, lo que significa que sus agujeros negros nunca dejan de comer ".
El cúmulo de galaxias Abell 1314 se encuentra en la Osa Mayor a una distancia de aproximadamente 460 millones de años luz de la Tierra. Alberga emisiones de radio a gran escala causadas por su fusión con otro grupo. La emisión de radio no térmica detectada con el telescopio LOFAR se muestra en rojo y rosa, y la emisión de rayos X térmica detectada con el telescopio Chandra se muestra en gris, superpuesto a una imagen óptica. Crédito:Amanda Wilber / Equipo de encuestas LOFAR / NASA / CXC
Cúmulos de galaxias
Los cúmulos de galaxias son conjuntos de cientos a miles de galaxias. Se sabe desde hace décadas que cuando dos cúmulos de galaxias se fusionan, pueden producir emisiones de radio que abarcan millones de años luz. Se cree que esta emisión proviene de partículas que se aceleran durante el proceso de fusión. Amanda Wilber, Universidad de Hamburgo (Alemania), dice, "Con las observaciones de radio podemos detectar la radiación del medio tenue que existe entre las galaxias. Esta radiación es generada por choques energéticos y turbulencias. LOFAR nos permite detectar muchas más de estas fuentes y comprender qué las está impulsando".
Annalisa Bonafede, Universidad de Bolonia e INAF (Italia), dice, "Lo que estamos empezando a ver con LOFAR es que, en algunos casos, Los cúmulos de galaxias que no se fusionan también pueden mostrar esta emisión, aunque a un nivel muy bajo que antes era indetectable. Este descubrimiento nos dice que además de los eventos de fusión, hay otros fenómenos que pueden desencadenar la aceleración de partículas a escalas enormes ".
Campos magnéticos
"Los campos magnéticos impregnan el cosmos, y queremos entender cómo sucedió esto. Medir campos magnéticos en el espacio intergaláctico puede ser difícil, porque son muy débiles. Sin embargo, La precisión sin precedentes de las mediciones de LOFAR nos ha permitido medir el efecto de los campos magnéticos cósmicos en las ondas de radio de una radiogalaxia gigante que tiene un tamaño de 11 millones de años luz. Este trabajo muestra cómo podemos usar LOFAR para ayudarnos a comprender el origen de los campos magnéticos cósmicos, "explica Shane O" Sullivan, Universidad de Hamburgo.
Esta imagen muestra M51, también conocido como Whirlpool Galaxy. Está a 15-35 millones de años luz de la Tierra y alrededor de 60, 000 años luz de diámetro. En el centro de la galaxia espiral se encuentra un agujero negro supermasivo. Con los datos de LOFAR (tonos amarillos y rojos), podemos ver que la galaxia espiral y su compañera están interactuando porque hay un puente de emisión que las une. Crédito:Sean Mooney / Equipo de encuestas LOFAR / Encuesta Sky digitalizada
Imágenes de alta calidad
La creación de mapas celestes de radio de baja frecuencia requiere un tiempo significativo de telescopio y computacional y requiere grandes equipos para analizar los datos. "LOFAR produce enormes cantidades de datos; tenemos que procesar el equivalente a 10 millones de DVD de datos. Las encuestas LOFAR fueron posibles recientemente gracias a un avance matemático en la forma en que entendemos la interferometría, "dice Cyril Tasse, Observatoire de Paris — Station de radio astronomie à Nançay (Francia).
"Hemos estado trabajando junto con SURF en los Países Bajos para transformar de manera eficiente cantidades masivas de datos en imágenes de alta calidad. Estas imágenes ahora son públicas y permitirán a los astrónomos estudiar la evolución de las galaxias con un detalle sin precedentes". "dice Timothy Shimwell, Instituto Holandés de Radioastronomía (ASTRON) y Universidad de Leiden.
El centro de cómputo y datos de SURF ubicado en SURFsara en Ámsterdam funciona con energía 100% renovable y alberga más de 20 petabytes de datos LOFAR. "Esto es más de la mitad de todos los datos recopilados por el telescopio LOFAR hasta la fecha. Es la recopilación de datos astronómicos más grande del mundo. Procesar los enormes conjuntos de datos es un gran desafío para los científicos. Lo que normalmente habría llevado siglos en una computadora normal". se procesó en menos de un año utilizando el clúster de cómputo de alto rendimiento (Grid) y la experiencia, "dice Raymond Oonk (SURFsara).
LOFAR
El telescopio LOFAR, la matriz de baja frecuencia, es único en sus capacidades para mapear el cielo con gran detalle a longitudes de onda de metros. LOFAR es operado por ASTRON en los Países Bajos y se considera el telescopio líder mundial de su tipo. "Este mapa del cielo será un maravilloso legado científico para el futuro. Es un testimonio para los diseñadores de LOFAR que este telescopio funciona tan bien, "dice Carole Jackson, Director General de ASTRON.
El siguiente paso
Los 26 trabajos de investigación del número especial de Astronomía y Astrofísica se realizaron con solo el primer dos por ciento de la encuesta del cielo. El equipo tiene como objetivo hacer imágenes sensibles de alta resolución de todo el cielo del norte, que revelará 15 millones de fuentes de radio en total. "Imagínense algunos de los descubrimientos que podemos hacer a lo largo del camino. Ciertamente lo espero con ansias, "dice Jackson." Y entre estos estarán los primeros agujeros negros masivos que se formaron cuando el universo era sólo un 'bebé, "con una edad de un pequeño porcentaje de su edad actual, "añade Röttgering.
