Международный коллектив астрономов представил наиболее детальное и чувствительное изображение космического пространства в диапазоне низкочастотных радиоволн. Используя европейский радиотелескоп LOFAR, исследователи создали карту, включающую почти 63 000 источников радиоизлучения, среди которых расположены далёкие галактики и интенсивные выбросы вещества из областей вокруг сверхмассивных чёрных дыр. Полученное изображение демонстрирует детализацию примерно в 20 раз превосходящую предыдущие наиболее чувствительные наблюдения того же участка неба, а общее разрешение составляет восемь миллиардов пикселей.

Исследование было осуществлено международной группой под руководством Лейденского университета, расположенного в Нидерландах. Учёные сосредоточились на области ELAIS-N1, находящейся в северной части небесной сферы и традиционно используемой для изучения далёких галактик и эволюции Вселенной. Новая карта охватывает территорию размером 2,5 на 2,5 углового градуса, что приблизительно соответствует площади, превышающей видимый диаметр полной Луны в 25 раз.

Для получения изображения потребовалось 200 часов наблюдений в диапазоне частот от 115 до 168 мегагерц. За это время радиотелескоп собрал около 400 терабайт данных, обработка которых ранее требовала бы значительно больших вычислительных мощностей. Благодаря усовершенствованным методам калибровки и обработки затраты на вычисления удалось снизить более чем в десять раз. Обработка всего массива данных была завершена за несколько месяцев на высокопроизводительной вычислительной платформе Spider, расположенной в Нидерландах.

Угловое разрешение нового изображения составляет приблизительно 0,33 и 0,39 угловой секунды. Для наглядности исследователи приводят аналогию с монетой, которую при таком разрешении можно было бы различить с расстояния около десяти километров. Высокая детализация позволила выявить структуры, которые ранее на радиоизображениях представлялись в виде единых светящихся областей.

На новой карте особенно заметны потоки заряженных частиц, выбрасываемые из областей вокруг сверхмассивных чёрных дыр. Эти струи, известные как джеты, могут распространяться далеко за пределы галактик и оказывать влияние на окружающий межгалактический газ. Ранее подобные структуры представлялись в виде компактных источников радиоизлучения, однако теперь астрономы способны различать их протяжённые формы, изгибы и яркие центральные участки.

Крупной группой выявленных объектов также являются галактики, характеризующиеся интенсивным звездообразованием. Радиоволны обладают способностью проникать сквозь облака космической пыли, которая затрудняет наблюдения в видимом свете; таким образом, LOFAR даёт возможность изучать процессы формирования звёзд даже в сильно запылённых областях. Высокое разрешение позволяет дифференцировать радиоизлучение, связанное с рождением звёзд, от излучения вещества, находящегося вблизи сверхмассивных чёрных дыр.

Синтезируя новые данные наблюдений с ранее опубликованными материалами LOFAR, учёные сформировали каталог, включающий 62 916 уникальных радиоисточников. Следует отметить, что указанное число объектов относится к объединённому каталогу, а не только к недавно обнаруженным объектам. Полученные данные уже предоставлены научному сообществу для дальнейшего изучения и сопоставления с наблюдениями в оптическом, инфракрасном и рентгеновском диапазонах.

Разработанные методики будут применены при дальнейшем совершенствовании европейского радиотелескопа LOFAR2.0, модернизацией которого руководит Нидерландский институт радиоастрономии ASTRON в сотрудничестве с международными партнёрами. Обновлённая система обеспечит создание более чувствительных изображений обширных участков неба с высоким угловым разрешением. Накопленный опыт окажется полезным при исследованиях, проводимых с использованием строящейся радиообсерватории Square Kilometre Array в Южной Африке и Австралии.

Исследование принято к публикации в научном журнале Astronomy & Astrophysics.