Το μεγαλύτερο ραδιοτηλεσκόπιο της Γης «άκουσε» το Σύμπαν – 13,7 εκατομμύρια κοσμικά αντικείμενα σε μία χαρτογράφηση

Αστρονόμοι αξιοποίησαν το μεγαλύτερο και πιο ευαίσθητο ραδιοτηλεσκόπιο χαμηλών συχνοτήτων στον κόσμο, το LOFAR (Low-Frequency Array), για να δημιουργήσουν τη μεγαλύτερη ραδιοφωνική αποτύπωση του σύμπαντος. Η έρευνα αποκάλυψε 13,7 εκατομμύρια κοσμικά αντικείμενα και φαινόμενα, όπως πίδακες που εκτοξεύονται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, συγκρούσεις γαλαξιών και εκρήξεις σουπερνόβα που σηματοδοτούν τον θάνατο τεράστιων άστρων και τη γέννηση εξαιρετικά πυκνών αστέρων νετρονίων.

Η νέα χαρτογράφηση, γνωστή ως LOFAR Two-meter Sky Survey (LoTSS-DR3), αποδεικνύει πόσο διαφορετική είναι η εικόνα του σύμπαντος όταν οι επιστήμονες παρατηρούν όχι στο φάσμα του ορατού φωτός, αλλά στα αόρατα ραδιοκύματα. Η έρευνα αυτή υπόσχεται να μεταμορφώσει την κατανόησή μας για τους τεράστιους πίδακες και τις ραδιοεκπομπές που εκτοξεύονται από ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και τον τρόπο με τον οποίο επηρεάζουν ολόκληρους γαλαξίες.

Το LoTSS-DR3 δεν αποτελεί μόνο τεχνολογικό άλμα στη ραδιοαστρονομία· αποκαλύπτει και την εκπληκτική ποικιλία φαινομένων που συνδέονται με ενεργές μαύρες τρύπες. Όπως δήλωσε ο Martin Hardcastle του Πανεπιστημίου του Hertfordshire, “μπορούμε να μελετήσουμε έναν ευρύ πληθυσμό υπερμεγεθών μαύρων τρυπών και των ραδιοπιδάκων τους σε διαφορετικά στάδια εξέλιξης, δείχνοντας πώς οι ιδιότητές τους εξαρτώνται όχι μόνο από την ίδια τη μαύρη τρύπα, αλλά και από τον γαλαξία και το περιβάλλον όπου βρίσκονται.”

Οι πίδακες των μαύρων τρυπών και οι κοσμικές αποκαλύψεις

Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, με μάζες εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από του Ήλιου, βρίσκονται στο κέντρο όλων των μεγάλων γαλαξιών. Όταν περιβάλλονται από έναν δίσκο ύλης που τις τροφοδοτεί, σχηματίζουν αυτό που ονομάζεται Ενεργός Γαλαξιακός Πυρήνας (AGN).

Η τεράστια βαρύτητα αυτών των μαύρων τρυπών κάνει τον δίσκο προσαύξησης να λάμπει σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Παράλληλα, ισχυρά μαγνητικά πεδία εκτοξεύουν φορτισμένα σωματίδια σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, δημιουργώντας δίδυμους πίδακες που εκτείνονται πολύ πέρα από τα όρια του μητρικού γαλαξία.

Οι ραδιοεκπομπές που κατέγραψε το LOFAR προέρχονται από αυτά τα σωματίδια, επιτρέποντας στους επιστήμονες να εντοπίσουν τους πίδακες των μαύρων τρυπών και να μελετήσουν πώς η ενέργεια αυτή επηρεάζει την εξέλιξη των γαλαξιών. Παράλληλα, εντοπίστηκαν μερικοί από τους μεγαλύτερους και αρχαιότερους ραδιοφωτεινούς ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες, γνωστούς και ως ραδιογαλαξίες.

Η χαρτογράφηση LoTSS-DR3 κατέγραψε επίσης ραδιοκύματα από συγχωνεύσεις γαλαξιών, εκρήξεις σουπερνόβα και άλλα ισχυρά κοσμικά γεγονότα που επιταχύνουν σωματίδια σε σχετικιστικές ταχύτητες. Μεταξύ άλλων, η μελέτη επέτρεψε στους ερευνητές να εξετάσουν τους ρυθμούς γέννησης άστρων σε εκατομμύρια γαλαξίες.

Όπως σημείωσε ο Andrea Botteon του Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής της Ιταλίας (INAF), “μελετώντας πολλά σμήνη γαλαξιών, διαπιστώσαμε ότι τεράστια κύματα και αναταράξεις ενισχύουν τα μαγνητικά πεδία σε αποστάσεις εκατομμυρίων ετών φωτός, κάτι που φαίνεται να συμβαίνει πολύ συχνότερα απ’ ό,τι πιστεύαμε.”

Νέα δεδομένα και αναβαθμίσεις

Τα δεδομένα του LOFAR αποκάλυψαν επίσης άγνωστες πτυχές του Γαλαξία μας. Όπως εξήγησε η Marijke Haverkorn του Πανεπιστημίου Radboud, “το νέο αυτό σύνολο δεδομένων προσφέρει μια μοναδική εικόνα των μαγνητικών πεδίων του Γαλαξία μας. Καθώς βρισκόμαστε μέσα στον ίδιο τον Γαλαξία, χρειαζόμαστε παρατηρήσεις σε μεγάλο μέρος του ουρανού για να χαρτογραφήσουμε αυτά τα πεδία, κάτι που το LOFAR επιτυγχάνει με πρωτοφανή ακρίβεια.”

Η έρευνα εντόπισε ακόμη ραδιοεκπομπές που φαίνεται να προέρχονται από αλληλεπιδράσεις ανάμεσα σε εξωπλανήτες και τα μητρικά τους άστρα. Οι επιστήμονες σχεδιάζουν να αξιοποιήσουν περαιτέρω τα δεδομένα του LoTSS-DR3, με τη βοήθεια της επερχόμενης αναβάθμισης του LOFAR σε LOFAR 2.0, το οποίο θα έχει διπλάσια ταχύτητα παρατήρησης και βελτιωμένη ανάλυση.

Όπως δήλωσε η Wendy Williams του Square Kilometer Array Observatory, “το LoTSS-DR3 δεν είναι το τέλος, αλλά ένα σημαντικό ορόσημο. Οι νέες εγκαταστάσεις, όπως το LOFAR 2.0, θα μας επιτρέψουν να χαρτογραφήσουμε το ραδιοσύμπαν με ακόμη μεγαλύτερη ευαισθησία και ανάλυση, επεκτείνοντας την κληρονομιά αυτής της έρευνας στο μέλλον.”

Τα αποτελέσματα της ομάδας δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Astronomy & Astrophysics.