Астрономия

Зафиксировав более десяти миллионов экстремальных космических объектов с помощью сети радиотелескопов LOFAR, ученые разработали первую детализированную карту северной части неба в низкочастотном диапазоне. Обзор обеспечил крупнейшую выборку активно «питающихся» сверхмассивных черных дыр и позволил изучить процессы, практически невидимые для оптических наблюдений.

Сверхмассивные черные дыры (СМЧД) находятся в центрах почти всех массивных галактик. Когда на них падает вещество, часть энергии выбрасывается в виде гигантских джетов — струй плазмы, разогнанной до околосветовых скоростей. Эти структуры могут влиять на эволюцию галактик и их окружение. Особенно ярко джеты и связанные с ними магнитные поля светятся в радиодиапазоне, позволяя астрономам прослеживать энергетические процессы, формирующие крупномасштабную структуру Вселенной.

Третий релиз обзора LOFAR Two-metre Sky Survey охватил 88 процентов северной части неба. Наблюдения велись более десяти лет с помощью распределенной сети из десятков антенн в Нидерландах и других странах Европы. Поскольку этот астрономический инструмент работает как единый интерферометр, он достиг разрешения в несколько угловых секунд и высокой чувствительности на частотах 120-168 мегагерц. Всего астрономы собрали около 18,6 петабайт данных, а их обработка заняла свыше 20 миллионов часов вычислений.

Особенно сложным оказалось искажение сигнала, возникающее при прохождении радиоволн через ионосферу Земли. Чтобы компенсировать искажения, ученые разработали новые алгоритмы калибровки и автоматизированные конвейеры обработки. В результате им удалось создать самые чувствительные на сегодня широкоугольные радиокарты неба и каталог из 13,7 миллиона источников.

Новая карта существенно меняет представления о разнообразии активных ядер галактик: исследователи пришли к выводу, что свойства джетов зависят не только от массы черной дыры, но и от характеристик самой галактики и ее среды. Обзор также позволил измерить темпы звездообразования в миллионах галактик, влияющие на магнитные поля, простирающиеся на миллионы световых лет.

Более того, карта выявила редкие и необычные объекты: новые остатки сверхновых, одни из самых протяженных и древних радиогалактик, переменные радиоисточники и сигналы, вероятно, связанные с взаимодействием светил и экзопланет.

Таким образом, результаты научной работы, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, стали фундаментальной базой для сотен будущих исследований — и еще одним шагом к созданию более полной картины радиовселенной, ключевую роль в которой играют магнитные поля, экстремальные ускорения частиц и мощные джеты.