Прорывной метод пронзил ионосферу и открыл радиовселенную с потрясающей четкостью
Только что с потрясающей четкостью были обнаружены самые низкие частоты радиоВселенной.
Команда астрономов использовала новую технику калибровки, чтобы дать нам первые четкие изображения радиоВселенной на частоте Диапазон частот 16–30 мегагерц – достижение, которое раньше считалось невозможным из-за турбулентных помех, создаваемых ионосферой Земли.
«Это как впервые надеть очки и больше не видеть размытого изображения». — говорит астроном Кристиан Груневельд из Лейденского университета в Нидерландах, который руководил исследованием.
Наблюдение Вселенной радиоглазами и в лучшие времена представляет собой интересную задачу.
На самом низком уровне Из электромагнитного спектра радиодиапазон состоит из самых длинных волн, а значит, они могут проникать в атмосферу Земли. Однако, поскольку сигналы часто довольно слабые, а длины волн довольно длинные, антенны, с помощью которых мы их обнаруживаем, должны быть довольно большими.
Таким образом, запуск радиотелескопа в космос просто невозможен. экономически эффективные средства изучения радионеба, и большинство радиотелескопов развернуто и работает прямо здесь, на Земле. Но для декаметрового диапазона частот, ниже 30 мегагерц, это означает, что мы не смогли увидеть то, что там находится, в мельчайших деталях.
Это из-за ионосферы, которая так рассеивает низкочастотные радиоволны. по сути, они приходят сильно коррумпированными. Переменное количество электронов в ионосфере вызывает переменные задержки фазы низкочастотного волнового фронта; а взаимодействия между электронами и магнитными полями в ионосфере могут вызывать вращение радиоволн. В результате изображения получаются очень размытыми и расфокусированными.
Это была проблема с тех пор, как существует радиоастрономия. Но еще в 2004 году астрономы предсказывали, что мы сможем добиться гораздо лучшего разрешения с помощью таких проектов, как LOFAR, массив радиотелескопов, который в то время еще не был построен.
LOFAR сейчас является крупнейшим радиотелескоп в мире, видящий Вселенную на самых низких частотах, которые мы можем видеть с Земли. Но ионосфера остается все той же старой проблемой, поэтому Гроенвельд и его коллеги искали способ исправить ее влияние.
Их стратегия калибровки работает аналогично адаптивной оптике, которая использует опорную звезду, чтобы помочь оптическим телескопам корректировать эффекты атмосферных искажений. Исследователи использовали сами радиоисточники в качестве калибровочных мишеней, чувствительность и разрешение которых на порядок превышают предыдущие декаметровые наблюдения.
Техника не соответствует действительности. идеально – на новом изображении вокруг радиоисточников расходятся линии; это связано с тем, что из-за ионосферы создается впечатление, что источник движется. Калибровка позволила определить источник с большей точностью, но некоторые артефакты ионосферного влияния остались. Это то, что можно уточнить в дальнейшей работе.
Однако на данный момент усилия команды демонстрируют степень точности, которая раскрывает детали, которые мы никогда раньше не видели. Высокочастотное и низкочастотное радиоизлучение создается разными процессами и объектами; изучение скоплений галактик, которые мы раньше видели только в высокочастотных радиоволнах, показало, что излучение распределено неравномерно, а имеет своего рода пятнистую структуру.
Вспышки очень далеких черных дыр также производят низкочастотные излучения. частоты радиоволн, поэтому новый метод означает, что у астрономов есть гораздо лучший инструмент для понимания аккреции черных дыр в ранней Вселенной.
Однако на данный момент мы знаем, что этот метод работает. Исследователи усердно работают над обработкой дополнительных данных, надеясь в конечном итоге составить карту всего декаметрового северного неба. И, как отмечает Гроенвельд, «конечно, есть шанс, что мы в конце концов обнаружим что-то неожиданное».
Да, пожалуйста.
Исследование опубликовано в Природная астрономия.
