Les astronomes ont publié les images les plus détaillées jamais vues de galaxies au-delà de la nôtre, révélant leur fonctionnement interne avec des détails sans précédent.

Les images ont été créées à partir des données collectées par le Low Frequency Array (LOFAR), un réseau de plus de 70, 000 petites antennes réparties dans neuf pays européens. Les résultats sont issus des années de travail de l'équipe, dirigé par le Dr Leah Morabito à l'Université de Durham. L'équipe a été soutenue au Royaume-Uni par le Science and Technology Facilities Council (STFC).

En plus de soutenir l'exploitation scientifique, STFC finance également l'abonnement britannique à LOFAR, y compris les coûts de mise à niveau et l'exploitation de sa station LOFAR dans le Hampshire.

Révéler un univers de lumière caché en HD

L'univers est inondé de rayonnement électromagnétique, dont la lumière visible ne comprend qu'une infime tranche. A partir des rayons gamma de courte longueur d'onde et des rayons X, aux micro-ondes et ondes radio de grande longueur d'onde, chaque partie du spectre lumineux révèle quelque chose d'unique à propos de l'univers.

Le réseau LOFAR capture des images aux fréquences radio FM qui, contrairement aux sources de longueur d'onde plus courte comme la lumière visible, ne sont pas bloqués par les nuages ​​de poussière et de gaz qui peuvent recouvrir les objets astronomiques.

Des régions de l'espace qui semblent sombres à nos yeux, brûlent réellement brillamment dans les ondes radio. Cela permet aux astronomes de scruter les régions de formation d'étoiles ou le cœur des galaxies elles-mêmes.

Les nouvelles images, rendu possible du fait du caractère international de la collaboration, repousser les limites de ce que nous savons des galaxies et des trous noirs super-massifs. Un numéro spécial de la revue scientifique "Astronomy and Astrophysics" est consacré à onze articles de recherche décrivant ces images et les résultats scientifiques.

Meilleure résolution en travaillant ensemble

Les images révèlent le fonctionnement interne des galaxies proches et lointaines à une résolution 20 fois plus nette que les images LOFAR typiques. Cela a été rendu possible par la manière unique dont l'équipe a utilisé le réseau.

Les 70, Plus de 000 antennes LOFAR sont réparties dans toute l'Europe, la majorité étant située aux Pays-Bas. En fonctionnement normal, seuls les signaux des antennes situées aux Pays-Bas sont combinés, et crée un télescope « virtuel » avec une « lentille » collectrice d'un diamètre de 120 km.

En utilisant les signaux de toutes les antennes européennes, l'équipe a augmenté le diamètre de la "lentille" à presque 2, 000 km, qui fournit une augmentation de vingt fois la résolution.

Contrairement aux antennes réseau conventionnelles qui combinent plusieurs signaux en temps réel pour produire des images, LOFAR utilise un nouveau concept. Par lequel, les signaux captés par chaque antenne sont numérisés, transporté vers le processeur central, puis combinés pour créer une image. Chaque image LOFAR est le résultat de la combinaison des signaux de plus de 70, 000 antennes, c'est ce qui rend possible leur résolution extraordinaire.

Comprendre les trous noirs super-massifs

Des trous noirs super-massifs se cachent au cœur de nombreuses galaxies. Beaucoup d'entre eux sont des trous noirs «actifs» qui dévorent la matière en chute et la rejettent dans le cosmos sous forme de jets et de flux de rayonnement puissants. Ces jets sont invisibles à l'œil nu, mais elles brûlent de manière brillante dans les ondes radio et ce sont elles sur lesquelles les nouvelles images haute résolution se sont concentrées.

Dr Neal Jackson de l'Université de Manchester, mentionné, "Ces images haute résolution nous permettent de zoomer pour voir ce qui se passe réellement lorsque des trous noirs super-massifs lancent des jets radio, ce qui n'était pas possible auparavant sur des fréquences proches de la bande radio FM."

Les travaux de l'équipe constituent la base de neuf études scientifiques qui révèlent de nouvelles informations sur la structure interne des jets radio dans une variété de galaxies différentes.

Un défi d'une décennie

Avant même que LOFAR ne commence ses opérations en 2012, l'équipe européenne d'astronomes a commencé à travailler pour relever le défi colossal de combiner les signaux de plus de 70, 000 antennes situées jusqu'à 2, 000 km l'un de l'autre. Le résultat, un pipeline de traitement de données accessible au public, qui est décrit en détail dans l'un des articles scientifiques, permettra aux astronomes du monde entier d'utiliser LOFAR pour créer des images haute résolution avec une relative facilité.

Dr Leah Morabito de l'Université de Durham, mentionné, "Notre objectif est que cela permette à la communauté scientifique d'utiliser l'ensemble du réseau européen de télescopes LOFAR pour sa propre science, sans avoir à passer des années pour devenir un expert."

Les super images nécessitent des supercalculateurs

La relative facilité de l'expérience pour l'utilisateur final dément la complexité du défi informatique qui rend chaque image possible. Parce que LOFAR ne se contente pas de « prendre des photos » du ciel nocturne, il doit assembler les données recueillies par plus de 70, 000 antennes, ce qui est une tâche de calcul énorme.

Pour produire une seule image, plus de 13 térabits de données brutes par seconde, l'équivalent de plus de 300 DVD, doit être numérisé, transportés vers un processeur central puis combinés.

Frits Sweijen de l'Université de Leyde, mentionné, "Pour traiter des volumes de données aussi immenses, nous devons utiliser des superordinateurs. Ceux-ci nous permettent de transformer les téraoctets d'informations de ces antennes en quelques gigaoctets de données prêtes pour la science, en quelques jours seulement."