Pierwsze obserwacje Galaktyki Wir wykonane interferometrem LOFAR

Mapa radiowa galaktyki M51 wykonana za pomocą interferometru radiowego LOFAR, pracującego na niskich częstotliwościach radiowych. Źródło: Astron

Astronomowie obserwowali odległą od nas o około 30 milionów lat świetlnych Galaktykę Wir (M51) interferometrem radiowym LOFAR (Low Frequency Array) na częstotliwościach z zakresu 115–175 MHz, czyli tuż „ponad” komercyjnymi częstotliwościami FM, na jakich nadaje radio (88–108 MHz). Interferometr LOFAR składa się obecnie z trzydziestu ośmiu tzw. stacji liczących dziesiątki pojedynczych anten, zlokalizowanych w Holandii, sześciu stacji niemieckich, oraz po jednej angielskiej, francuskiej i szwedzkiej. Odebrane sygnały radiowe z wszystkich tych stacji są następnie łączone ze sobą (korelowane) w potężnym klastrze komputerów, znajdującym się Uniwersytecie w Groningen w Holandii. W ten sposób, na drodze tzw. interferometrii radiowej, powstają bardzo dokładne mapy odległych obiektów kosmicznych.

Na falach radiowych można dostrzec dwa ważne składniki galaktyk, które są niewidzialne dla zwykłych teleskopów optycznych –
elektrony promieniowania kosmicznego oraz pole magnetyczne. Odgrywają one istotną rolę w ewolucji i długoterminowej stabilności galaktyk. Dzięki olbrzymiej czułości LOFARA naukowcy byli w stanie wykryć elektrony i pola magnetyczne w ramionach spiralnych i dysku M51, zlokalizowane aż 40 000 lat świetlnych od centrum galaktyki — dużo dalej, niż można było zobaczyć poprzednio, za pomocą mniej czułego sprzętu.

Niskoczęstotliwościowe fale radiowe są dla nas ważne, ponieważ niosą informację o elektronach o stosunkowo niskich energiach, które są w stanie rozprzestrzeniać się dalej od miejsca, w którym są generowane – czyli obszarach formowania się gwiazd w ramionach spiralnych. Dzięki temu mogą podświetlić pola magnetyczne znajdujące się w zewnętrznych częściach galaktyki. Astronomowie chcą dowiedzieć się dzięki takim obserwacjom, czy pola magnetyczne są wyrzucane z galaktyk, i jaka jest ich siła w galaktykach. Odkrywanie tajemnic pól magnetycznych ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób „działa” cały Wszechświat. Ciągle jeszcze jednak wiemy o nich bardzo niewiele, ale właśnie teraz, między innymi dzięki radioteleskopom takim jako LOFAR, nadeszła nowa era w radioastronomii.

Przez wiele dziesięcioleci nie dawało się badać nieba na niskich częstotliwościach poniżej 300 MHz, ponieważ jonosfera – naładowana elektrycznie warstwa atmosferyczna otaczająca Ziemię - działa jak bariera dla fal radiowych o tak niskich częstotliwościach. Jedyne dostępne obserwacje miały bardzo słabą rozdzielczość, a na wykonanych na ich bazie mapach dalekich obiektów nie było widać żadnych szczegółów. Dzięki nowoczesnym obserwacjom otwiera się zatem całkiem nowe okno radiowe na Wszechświat. Nie do końca wiadomo też, jak na tych częstotliwościach wyglądają całe galaktyki. Teraz być może dowiemy się również, jak są one połączone z przestrzenią międzygalaktyczną poprzez pola magnetyczne. LOFAR to dodatkowo możliwość przeprowadzenia badań (i testów sprzętu) kluczowych dla budowy planowanego obecnie, jeszcze bardziej czułego interferometru radiowego SKA (Square Kilometre Array), który ma m.in. pomóc wyjaśnić sekrety powstawania promieniowania kosmicznego.


Cały artykuł:  The nature of the low-frequency emission of M 51. First observations of a nearby galaxy with LOFAR

Liczba odsłon: 1467


Jedna z centralnych stacji LOFAR w Holandii. Źródło: Astron