Os astrônomos publicaram as imagens mais detalhadas já vistas de galáxias além da nossa, revelando seu funcionamento interno em detalhes sem precedentes.

As imagens foram criadas a partir de dados coletados pelo Low Frequency Array (LOFAR), uma rede de mais de 70, 000 pequenas antenas espalhadas por nove países europeus. Os resultados vêm de anos de trabalho da equipe, liderado pela Dra. Leah Morabito na Durham University. A equipe foi apoiada no Reino Unido pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC).

Além de apoiar a exploração científica, O STFC também financia a assinatura do LOFAR no Reino Unido, incluindo custos de atualização e operação de sua estação LOFAR em Hampshire.

Revelando um universo oculto de luz em HD

O universo está inundado de radiação eletromagnética, dos quais a luz visível compreende apenas a menor fatia. De raios gama e raios X de comprimento de onda curto, para ondas de rádio e microondas de comprimento de onda longo, cada parte do espectro de luz revela algo único sobre o universo.

A rede LOFAR captura imagens em frequências de rádio FM que, ao contrário de fontes de comprimento de onda mais curto, como a luz visível, não são bloqueados pelas nuvens de poeira e gás que podem cobrir objetos astronômicos.

Regiões do espaço que parecem escuras aos nossos olhos, na verdade, queima brilhantemente em ondas de rádio. Isso permite que os astrônomos observem as regiões de formação de estrelas ou o coração das próprias galáxias.

As novas imagens, possível devido à natureza internacional da colaboração, ultrapasse os limites do que sabemos sobre galáxias e buracos negros supermassivos. Uma edição especial da revista científica "Astronomy and Astrophysics 'é dedicada a onze artigos de pesquisa que descrevem essas imagens e os resultados científicos.

Melhor resolução trabalhando juntos

As imagens revelam o funcionamento interno de galáxias próximas e distantes com uma resolução 20 vezes mais nítida do que as imagens LOFAR típicas. Isso foi possível devido à maneira única como a equipe fez uso do array.

Os 70, Mais de 000 antenas LOFAR estão espalhadas por toda a Europa, estando a maioria localizada na Holanda. Em operação padrão, apenas os sinais de antenas localizadas na Holanda são combinados, e cria um telescópio 'virtual' com uma 'lente' coletora com um diâmetro de 120 km.

Usando os sinais de todas as antenas europeias, a equipe aumentou o diâmetro da 'lente' para quase 2, 000 km, que fornece um aumento de vinte vezes na resolução.

Ao contrário de antenas convencionais que combinam vários sinais em tempo real para produzir imagens, LOFAR usa um novo conceito. Através do qual, os sinais coletados por cada antena são digitalizados, transportado para o processador central, e então combinados para criar uma imagem. Cada imagem LOFAR é o resultado da combinação dos sinais de mais de 70, 000 antenas, que é o que torna possível sua resolução extraordinária.

Compreendendo buracos negros supermassivos

Buracos negros supermassivos podem ser encontrados à espreita no coração de muitas galáxias. Muitos deles são buracos negros "ativos" que devoram a matéria em queda e a expelem de volta para o cosmos na forma de poderosos jatos e saídas de radiação. Esses jatos são invisíveis a olho nu, mas eles brilham intensamente em ondas de rádio e é neles que as novas imagens de alta resolução se concentraram.

Dr. Neal Jackson, da Universidade de Manchester, disse, "Essas imagens de alta resolução nos permitem ampliar para ver o que realmente está acontecendo quando buracos negros supermassivos lançam jatos de rádio, o que não era possível antes em frequências próximas à banda de rádio FM. "

O trabalho da equipe é a base de nove estudos científicos que revelam novas informações sobre a estrutura interna dos jatos de rádio em uma variedade de galáxias diferentes.

Um desafio de uma década

Mesmo antes de LOFAR iniciar suas operações em 2012, a equipe europeia de astrônomos começou a trabalhar para enfrentar o desafio colossal de combinar os sinais de mais de 70, 000 antenas localizadas em até 2, 000 km de distância. O resultado, um canal de processamento de dados disponível ao público, que é descrito em detalhes em um dos artigos científicos, permitirá que astrônomos de todo o mundo usem o LOFAR para fazer imagens de alta resolução com relativa facilidade.

Dra. Leah Morabito da Durham University, disse, "O nosso objetivo é permitir que a comunidade científica use toda a rede europeia de telescópios LOFAR para a sua própria ciência, sem ter que passar anos para se tornar um especialista. "

Super imagens requerem supercomputadores

A relativa facilidade da experiência para o usuário final desmente a complexidade do desafio computacional que torna cada imagem possível. Porque LOFAR não apenas 'tira fotos' do céu noturno, deve juntar os dados coletados por mais de 70, 000 antenas, que é uma grande tarefa computacional.

Para produzir uma única imagem, mais de 13 terabits de dados brutos por segundo, o equivalente a mais de 300 DVDs, deve ser digitalizado, transportado para um processador central e, em seguida, combinado.

Frits Sweijen da Universidade de Leiden, disse, "Para processar volumes de dados tão imensos, temos que usar supercomputadores. Eles nos permitem transformar os terabytes de informações dessas antenas em apenas alguns gigabytes de dados científicos, em apenas alguns dias. "