Questa immagine mostra come il radiotelescopio LOFAR apre una nuova visione dell'universo. L'immagine mostra l'ammasso di galassie Abell 1314. Nei toni del grigio, un pezzo di cielo può essere visto come lo conosciamo alla luce visibile. Le tonalità arancioni mostrano la radiazione che emette radio nella stessa parte del cielo. L'immagine radiofonica sembra completamente diversa e cambia le nostre ipotesi su come sorgono e si sviluppano le galassie. Questi oggetti si trovano a una distanza di circa 460 milioni di anni luce dalla Terra. Al centro di ogni galassia c'è un buco nero. Quando la materia cade in esso, viene rilasciata un'incredibile quantità di energia e gli elettroni vengono espulsi come una fontana. Questi elettroni accelerati producono emissioni radio che possono estendersi su distanze gigantesche e non sono visibili alle lunghezze d'onda ottiche. Credito:Rafaël Mostert/LOFAR Surveys Team/Sloan Digital Sky Survey DR13
Un team internazionale di oltre 200 astronomi provenienti da 18 paesi ha pubblicato la prima fase di una nuova importante indagine radio del cielo con una sensibilità senza precedenti utilizzando il telescopio Low Frequency Array (LOFAR). Il sondaggio rivela centinaia di migliaia di galassie precedentemente non rilevate, gettando nuova luce su molte aree di ricerca, tra cui la fisica dei buchi neri e l'evoluzione degli ammassi di galassie. Un numero speciale di Astronomia e astrofisica è dedicato ai primi ventisei articoli di ricerca che descrivono l'indagine e i suoi primi risultati.
La radioastronomia rivela processi nell'universo che non possono essere visti con strumenti ottici. In questa prima parte del rilevamento del cielo, LOFAR ha osservato un quarto dell'emisfero settentrionale a basse frequenze radio. A questo punto, circa il 10 percento di questi dati è stato rilasciato al pubblico. Mappa 300, 000 fonti, quasi tutte galassie nell'universo lontano; i loro segnali radio hanno viaggiato miliardi di anni luce per raggiungere la Terra.
Buchi neri
Huub Röttgering, L'Università di Leiden (Paesi Bassi) afferma:"Se prendiamo un radiotelescopio e guardiamo il cielo, vediamo principalmente l'emissione dall'ambiente immediato di buchi neri massicci. Con LOFAR, speriamo di rispondere all'affascinante domanda:da dove vengono quei buchi neri?" I ricercatori sanno che i buchi neri sono mangiatori disordinati. Quando il gas cade su di loro, emettono getti di materiale che possono essere visti a lunghezze d'onda radio.
Filippo Migliore, Università di Edimburgo (Regno Unito), dice, "LOFAR ha una notevole sensibilità e questo ci permette di vedere che questi getti sono presenti in tutte le galassie più massicce, il che significa che i loro buchi neri non smettono mai di mangiare."
L'ammasso di galassie Abell 1314 si trova nell'Orsa Maggiore a una distanza di circa 460 milioni di anni luce dalla Terra. Ospita emissioni radio su larga scala causate dalla sua fusione con un altro cluster. L'emissione radio non termica rilevata con il telescopio LOFAR è mostrata in rosso e rosa, e l'emissione termica di raggi X rilevata con il telescopio Chandra è mostrata in grigio, sovrapposto a un'immagine ottica. Credito:Amanda Wilber/LOFAR Surveys Team/NASA/CXC
Ammassi di galassie
Gli ammassi di galassie sono insiemi di centinaia o migliaia di galassie. È noto da decenni che quando due ammassi di galassie si fondono, possono produrre emissioni radio che abbracciano milioni di anni luce. Si pensa che questa emissione provenga da particelle che vengono accelerate durante il processo di fusione. Amanda Wilber, Università di Amburgo (Germania), dice, "Con le osservazioni radio possiamo rilevare le radiazioni dal tenue mezzo che esiste tra le galassie. Questa radiazione è generata da shock energetici e turbolenze. LOFAR ci consente di rilevare molte più di queste fonti e capire cosa le alimenta".
Annalisa Bonafede, Università di Bologna e INAF (Italia), dice, "Quello che stiamo iniziando a vedere con LOFAR è che in alcuni casi, anche gli ammassi di galassie che non si fondono possono mostrare questa emissione, anche se a un livello molto basso che in precedenza non era rilevabile. Questa scoperta ci dice che oltre agli eventi di fusione, ci sono altri fenomeni che possono innescare l'accelerazione delle particelle su scale enormi".
Campi magnetici
"I campi magnetici pervadono il cosmo, e vogliamo capire come è successo. La misurazione dei campi magnetici nello spazio intergalattico può essere difficile, perché sono molto deboli. Però, la precisione senza precedenti delle misurazioni LOFAR ci ha permesso di misurare l'effetto dei campi magnetici cosmici sulle onde radio di una gigantesca radiogalassia delle dimensioni di 11 milioni di anni luce. Questo lavoro mostra come possiamo usare LOFAR per aiutarci a capire l'origine dei campi magnetici cosmici, " spiega Shane O"Sullivan, Università di Amburgo.
Questa immagine mostra M51, conosciuta anche come la Galassia Vortice. Dista 15-35 milioni di anni luce dalla Terra e circa 60, 000 anni luce di diametro. Al centro della galassia a spirale si trova un buco nero supermassiccio. Con i dati LOFAR (tonalità gialle e rosse), possiamo vedere che la galassia a spirale e la sua compagna interagiscono perché c'è un ponte di emissione che li unisce. Credito:Sean Mooney/LOFAR Surveys Team/Digitized Sky Survey
Immagini di alta qualità
La creazione di mappe del cielo radio a bassa frequenza richiede sia un telescopio significativo che tempo di calcolo e richiede team di grandi dimensioni per analizzare i dati. "LOFAR produce enormi quantità di dati:dobbiamo elaborare l'equivalente di 10 milioni di DVD di dati. Le indagini LOFAR sono state recentemente rese possibili da una scoperta matematica nel modo in cui comprendiamo l'interferometria, "dice Cyril Tasse, Observatoire de Paris—Station de radioastronoe à Nançay (Francia).
"Abbiamo lavorato insieme a SURF nei Paesi Bassi per trasformare in modo efficiente l'enorme quantità di dati in immagini di alta qualità. Queste immagini sono ora pubbliche e consentiranno agli astronomi di studiare l'evoluzione delle galassie con dettagli senza precedenti, "dice Timothy Shimwell, Istituto olandese di radioastronomia (ASTRON) e Università di Leiden.
Il centro dati e di calcolo di SURF, situato a SURFsara ad Amsterdam, utilizza il 100% di energia rinnovabile e ospita oltre 20 petabyte di dati LOFAR. "Si tratta di più della metà di tutti i dati raccolti fino ad oggi dal telescopio LOFAR. È la più grande raccolta di dati astronomici al mondo. L'elaborazione di enormi set di dati è una sfida enorme per gli scienziati. Ciò che normalmente avrebbe richiesto secoli su un normale computer è stato elaborato in meno di un anno utilizzando il cluster di calcolo ad alta velocità effettiva (Grid) e le competenze, " dice Raymond Oonk (SURFsara).
LOFAR
Il telescopio LOFAR, l'array a bassa frequenza, è unico nelle sue capacità di mappare il cielo con dettagli precisi a lunghezze d'onda del metro. LOFAR è gestito da ASTRON nei Paesi Bassi ed è considerato il telescopio leader mondiale nel suo genere. "Questa mappa del cielo sarà una meravigliosa eredità scientifica per il futuro. È una testimonianza per i progettisti di LOFAR che questo telescopio si comporta così bene, "dice Carole Jackson, Direttore Generale dell'ASTRON.
Il prossimo passo
I 26 articoli di ricerca nel numero speciale di Astronomia e astrofisica sono stati fatti solo con il primo due percento del rilevamento del cielo. Il team mira a realizzare immagini sensibili ad alta risoluzione dell'intero cielo settentrionale, che rivelerà 15 milioni di sorgenti radio in totale. "Immagina solo alcune delle scoperte che potremmo fare lungo la strada. Certamente non vedo l'ora, "dice Jackson. "E tra questi ci saranno i primi massicci buchi neri che si sono formati quando l'universo era solo un 'bambino, " con un'età di pochi punti percentuali della sua età attuale, " aggiunge Röttgering.
