Hvordan vi oppfatter universet, avhenger helt av hvordan vi ser på det. Når astronomer observerer nattehimmelen med radiobølger i stedet for synlig lys, dukker det opp et helt annet kosmos.
Nå er dataene fra det største radiokartet av himmelen noensinne gjort tilgjengelig. Kartleggingen avdekker nær 13,7 millioner himmelobjekter som ikke kan sees med det blotte øye.
Publiseringen er den tredje datautgaven fra LOFAR Two-metre Sky Survey, ofte forkortet til LoTSS-DR3. Datasettet gir en svært omfattende oversikt over objekter i universet som sender ut radiostråling, og inkluderer alt fra vanlige galakser til ekstremt energirike fenomener.
Blant funnene er galakser som har blitt formet og fordreid av kraftige stråler fra supermassive sorte hull. Slike prosesser kan gi galakser uvanlige former og avsløre voldsom aktivitet i galaktiske kjerner.
Undersøkelsen dekker 88 prosent av den nordlige himmelen og bygger på rundt 13.000 timer med observasjoner samlet inn over flere år.
– Denne datautgaven samler mer enn et tiår med observasjoner, storskala databehandling og vitenskapelig analyse utført av et internasjonalt forskerteam, sier Timothy Shimwell, hovedforfatter og astronom tilknyttet ASTRON og Leiden University i Nederland.
Arbeidet er omtalt i en fersk vitenskapelig artikkel i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics. Observasjonene er gjort med LOw Frequency ARray, kjent som LOFAR.
LOFAR skiller seg fra klassiske radioteleskoper med store parabolantenner. I stedet består systemet av et interferometer: om lag 20.000 antenner fordelt på 52 stasjoner, der 38 ligger i Nederland og 14 er plassert i andre europeiske land. Til sammen strekker nettverket seg over mer enn 1.000 kilometer og kan fungere både som mange separate sensorer og som ett samlet radioteleskop i enorm skala.
Datamengdene bak kartleggingen er enorme. Totalt ble 18,6 petabyte håndtert, og arbeidet krevde kontinuerlig prosessering og overvåking over mange år.
– Mengden data vi behandlet var enorm og krevde mer enn 20 millioner kjernetimer med regnekraft, forklarer Alexander Drabent, astronom ved Thuringian State Observatory og programvareutvikler for LOFAR.
For å analysere materialet tok forskerne i bruk en av Europas kraftige superdatamaskiner ved Jülich Supercomputing Centre i Tyskland.
– Dette var første gang så store datamengder måtte lagres, behandles og gjøres tilgjengelig som del av et astronomisk observasjonsprosjekt. LOFAR har dermed også banet vei for fremtidige storskala prosjekter, sier Cristina Manzano, leder for tekniske tjenester ved senteret og medforfatter av studien.
LOFAR «tar» heller ikke bilder på samme måte som et vanlig kamera. For å lage ett bilde må signaler kombineres fra et svært stort antall antenner. Det innebærer å digitalisere, frakte og sammenstille rådata i et tempo som kan tilsvare mange terabit per sekund.
Belønningen er et uvanlig og til tider fremmedartet blikk på universet. Radiobølger kan blant annet avsløre strukturer i og rundt galakser, spore energirike prosesser og gi nye perspektiver på vårt kosmiske nabolag.
Radiostråling kan også bidra til å identifisere eksoplaneter, kollisjoner mellom galaksehoper og magnetfelt som oppstår etter supernovaeksplosjoner. Slike magnetfelt kan akselerere partikler til energinivåer som langt overgår det menneskeskapte partikkelakseleratorer klarer.
En viktig fordel med lavfrekvent stråling er at den i større grad kan trenge gjennom tette områder med støv og gass. Det gjør det mulig å studere miljøer som ellers er skjult, som støvtilslørte regioner i Melkeveien og i andre galakser.
Dermed kan astronomer bedre forstå hvordan sorte hull påvirker utviklingen av galakser, og hvordan stjerner blir født og ender sine liv i eksplosive prosesser.
Ettersom datautgaven nå er offentlig tilgjengelig, forventer forskerne at den vil danne grunnlag for en lang rekke nye studier. De to foregående LOFAR-utgivelsene har allerede ført til omfattende forskning og spektakulære resultater, blant annet kartlegginger som synliggjør titusenvis av supermassive sorte hull innenfor ett og samme bildeutsnitt.
LOFAR regnes også som en viktig forløper til det neste store steget innen radiostronomi: Square Kilometre Array Observatory. Dette er et globalt samarbeid som skal bygge to av verdens største teleskopnettverk i Sør-Afrika og Australia.
