Het waarnemen op lage radiofrequenties geeft een totaal ander beeld van het heelal dan dat wat bij optische golflengten te zien is. Een groot deel van de gedetecteerde straling is afkomstig van deeltjes die met bijna de lichtsnelheid door magnetische velden bewegen. Hierdoor kunnen astronomen energetische verschijnselen volgen, zoals krachtige straalstromen uit superzware zwarte gaten en sterrenstelsels die op kosmische tijdschalen extreme stervorming vertonen.
Doordat met een hoge gevoeligheid en resolutie bijna de hele noordelijke hemel in kaart is gebracht, heeft de survey ook zeldzame en ongrijpbare objecten blootgelegd, waaronder samensmeltende clusters van sterrenstelsels, zwakke supernova-restanten en uitbarstende of op elkaar inwerkende sterren. Het onderzoek maakt honderden nieuwe studies mogelijk en biedt nieuwe inzichten in de vorming en evolutie van kosmische structuren, extreme deeltjesversnelling en kosmische magnetische velden.
Een decennium van internationale samenwerking
De survey is gedaan binnen het LOFAR European Research Infrastructure Consortium (LOFAR ERIC), waarin expertise uit Nederland, Duitsland, Frankrijk, het Verenigd Koninkrijk, Polen, Italië, Zweden, Ierland, Letland en Bulgarije wordt gebundeld. LOFAR omvat 38 stations in Nederland en 14 internationale stations in heel Europa, waarbij de verste stations bijna 2000 kilometer van elkaar verwijderd zijn. Door deze gespreide opstelling ontstaat een van de grootste, meest gevoelige radiotelescopen ter wereld, met de hoogste resolutie.
“Deze datarelease is het resultaat van meer dan tien jaar aan waarnemingen, grootschalige gegevensverwerking en wetenschappelijke analyse door een internationaal onderzoeksteam”, zegt de eerste auteur van het wetenschappelijke artikel, Timothy Shimwell (ASTRON en Universiteit Leiden).
Ontdekkingen
Het onderzoek heeft robuuste metingen opgeleverd van miljoenen zwarte gaten. ”Dat is een geweldige stap voorwaarts in het onderzoek omdat we nu een hele populatie zwarte gaten kunnen bestuderen. Hoe en waar groeien de zwarte gaten terwijl het heelal uitdijt en steeds ouder wordt, is een belangrijke vraag”, zegt coauteur Huub Röttgering van de Sterrewacht Leiden.
“Met statistiek kunnen we nu aantonen hoe deeltjesversnelling en magnetische veldversterking over miljoenen lichtjaren door schokken en turbulentie worden aangestuurd”, voegt coauteur Andrea Botteon van INAF in Bologna, Italië, toe.
De gegevens worden zorgvuldig doorzocht op zeldzame astrofysische verschijnselen. Het team heeft tijdelijke en variabele radiobronnen, voorheen onbekende supernovarestanten, enkele van de grootste en oudste bekende radiostelsels, en radio-emissie ontdekt die vermoedelijk afkomstig is van interacties tussen exoplaneten en hun moedersterren.
Tekst gaat verder onder video
Technische innovatie
“De technische uitdaging was enorm”, zegt coauteur Reinout van Weeren van de Sterrewacht Leiden. “De grootste uitdaging was de verstorende invloed van de ionosfeer, een hoge laag in de atmosfeer die de oorzaak is van het noorderlicht. We hebben nieuwe algoritmes moeten maken om deze verstoringen weg te filteren en zo radiobeelden van hoge kwaliteit te maken. Verder was het belangrijk om de algoritmes heel efficiënt te maken, zodat we van de 18,6 petabytes grote dataset die we met 13.000 uur LOFAR-waarnemingen hebben verkregen, deze survey konden maken”.
Vooruitblik
LOFAR wordt nu geüpgraded naar LOFAR2.0, waarmee de snelheid van waarnemen wordt verdubbeld. Recente ontwikkelingen op het gebied van gegevensverwerking maken het ook steeds beter mogelijk om de onderzoeksgegevens met een veel hoger oplossingsvermogen in beeld te brengen, wat de deur opent naar nog gedetailleerdere studies.
“LoTSS-DR3 is geen eindpunt, maar een belangrijke mijlpaal”, aldus Wendy Williams, wetenschapper bij het Square Kilometer Array Observatory (SKAO). “Met nieuwe faciliteiten zoals LOFAR2.0 kunnen we het radio-universum met nog grotere gevoeligheid en resolutie in kaart brengen.”