Astronomen onthullen honderdduizenden nog onbekende sterrenstelsels

20 FEB 2019

Een internationaal team van astronomen heeft honderdduizenden niet eerder ontdekte sterrenstelsels in kaart gebracht met behulp van de Low Frequency Array (LOFAR) radiotelescoop. Het Nederlands instituut voor radioastronomie ASTRON werkt samen met SURF om de gigantische hoeveelheid gegevens om te zetten in beelden van hoge kwaliteit.

Een internationaal team van meer dan 200 astronomen uit 18 landen heeft de eerste fase gepubliceerd van een nieuwe, ongeëvenaard gedetailleerde verkenning van het heelal met behulp van de Low Frequency Array (LOFAR) radiotelescoop. Tijdens het onderzoek werden honderdduizenden hiervoor nog onbekende sterrenstelsels ontdekt. Hierdoor ontstaan nieuwe inzichten op vele onderzoeksgebieden, zoals zwarte gaten en het ontstaan van clusters van sterrenstelsels. Een speciale uitgave van het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics is volledig gewijd aan de eerste 26 wetenschappelijke publicaties waarin het onderzoek en de eerste resultaten worden beschreven.

Miljarden lichtjaren onderweg

Radioastronomie laat processen in het heelal zien die we met behulp van optische instrumenten niet kunnen zien. Tijdens het eerste deel van dit onderzoek van het heelal observeerde de LOFAR een kwart van de noordelijke sterrenhemel bij lage radiofrequenties. Op dit moment is ongeveer 10 procent van deze gegevens openbaar gemaakt. Dat brengt zo’n 300.000 bronnen in kaart, bijna allemaal diep in het heelal gelegen sterrenstelsels, waarvan de radiosignalen miljarden lichtjaren onderweg waren voordat ze de aarde bereikten.

Zwarte gaten zijn enorm vraatzuchtig

Huub Röttgering, Universiteit van Leiden (Nederland): "Als we met een radiotelescoop naar de hemel kijken, zien we voornamelijk emissie van de onmiddellijke omgeving van gigantische zwarte gaten. Met behulp van LOFAR hopen we de fascinerende vraag te beantwoorden: waar komen deze zwarte gaten vandaan?" Wat we al weten is dat zwarte gaten enorm vraatzuchtig zijn. Als gas in een zwart gat valt zenden ze stralen uit van materiaal die we met behulp van radiogolflengtes kunnen zien.

Philip Best van de Universiteit van Edinburgh (UK) voegt hieraan toe: "LOFAR heeft een ongekende gevoeligheid, waardoor we kunnen zien dat in alle zeer grote sterrenstelsels deze stralen aanwezig zijn, wat betekent dat hun zwarte gaten nooit stoppen met eten."

Clusters van sterrenstelsels

Clusters van sterrenstelsels zijn verzamelingen van honderden of duizenden sterrenstelsels. Al decennia lang is bekend dat twee clusters van sterrenstelsels die met elkaar versmelten radiogolven uitzenden, verspreid over miljoenen lichtjaren. Men denkt dat deze straling wordt veroorzaakt door deeltjes die versneld worden door het samengaan van sterrenstelsels. Amanda Wilber van de Universiteit van Hamburg (Duitsland), zegt hierover: "Met behulp van een radiotelescoop kunnen we straling waarnemen die afkomstig is van de ijle ruimte tussen de sterrenstelsels. Deze straling wordt gegenereerd door energieschokken en turbulentie. LOFAR stelt ons in staat om veel meer van deze bronnen te detecteren en te begrijpen waardoor ze ontstaan." 

Annalisa Bonafede van de Universiteit van Bologna en INAF (Italië) voegt hieraan toe: "Wat we met behulp van LOFAR beginnen te zien, is dat in sommige gevallen ook clusters van sterrenstelsels die niet samengaan met andere deze straling uitzenden, zij het op een niveau dat we hiervoor nog niet konden waarnemen. Deze ontdekking leert ons dat er, naast het samengaan van sterrenstelsels, ook andere fenomenen zijn die de versnelling van deeltjes over grote afstanden kunnen veroorzaken."

Magnetische velden

"Het heelal is doordrongen met magnetische velden en wij willen begrijpen hoe dit kan. Het meten van magnetische velden in de intergalactische ruimte is moeilijk, omdat de velden zeer zwak zijn. De ongekende nauwkeurigheid van de LOFAR-metingen heeft ons in staat gesteld om het effect te meten van kosmische magnetische velden op radiogolven uit een gigantisch sterrenstelsel dat 11 miljoen lichtjaren groot is. Deze resultaten laten zien hoe LOFAR ons in staat stelt om de oorsprong van kosmische magnetische velden te begrijpen", legt Shane O'Sullivan van de Universiteit van Hamburg uit.

Beelden van hoge kwaliteit

Het creëren van kaarten van het heelal met behulp van lage-frequentie radiogolven vergt zowel veel telescooptijd als veel rekentijd en om de gegevens te analyseren zijn veel mensen nodig. "LOFAR produceert enorme hoeveelheden gegevens - we moeten het equivalent van 10 miljoen DVDs aan gegevens verwerken. De LOFAR-observaties zijn recentelijk mogelijk gemaakt door een wiskundige doorbraak in de manier waarop we interferometrie begrijpen", zegt Cyril Tasse van het Observatoire de Paris en het Station de radioastronomie in Nançay (Frankrijk).

"We werken samen met SURF in Nederland om de gigantische hoeveelheid gegevens efficiënt om te zetten in beelden van hoge kwaliteit." Deze beelden zijn nu openbaar en stellen astronomen in staat om de evolutie van sterrenstelsels met ongeëvenaarde nauwkeurigheid te bestuderen", zegt Timothy Shimwell van het Nederlands Instituut voor Radio Astronomie (ASTRON) en de Universiteit van Leiden.

Verwerken van enorme hoeveelheden gegevens

Het reken- en datacentrum van SURF in Amsterdam wordt voor 100 procent voorzien van duurzame energie en bewaart meer dan 20 petabyte aan LOFAR-data. "Dit is meer dan de helft van alle gegevens die tot op heden door de LOFAR-telescoop zijn verzameld. Het is de grootste astronomische gegevensverzameling ter wereld. Het verwerken van de enorme hoeveelheid gegevens is een gigantische uitdaging voor wetenschappers. Wat normaal eeuwen zou duren op een gewone computer werd binnen een jaar verwerkt door de juiste expertise en onze Grid-dienst, een cluster van zeer snelle computers", zegt Raymond Oonk van SURFsara.

LOFAR: belangrijkste telescoop van zijn soort

De LOFAR (Low Frequency Array) radiotelescoop is uniek in het zeer gedetailleerd in kaart brengen van het heelal, in golflengtes van één meter. LOFAR wordt beheerd door ASTRON in Nederland en wordt beschouwd als de belangrijkste telescoop van zijn soort ter wereld. "Deze kaart van het heelal wordt een geweldige wetenschappelijke bron voor de toekomst. Het is te danken aan de ontwerpers van LOFAR dat deze telescoop zo goed functioneert", zegt Carole Jackson, algemeen directeur van ASTRON. 

De volgende stap

De 26 wetenschappelijke artikelen in de speciale uitgave van Astronomy & Astrophysics zijn gebaseerd op slechts de eerste 2 procent van de volledige verkenning van het heelal. Het team streeft ernaar om hoge-resolutiebeelden te maken van de gehele noordelijke sterrenhemel, waarbij 15 miljoen bronnen van radiostralen in kaart zullen worden gebracht. "Stel je eens voor welke ontdekkingen we hierbij nog zullen doen. Daar verheug ik me enorm op", zegt Jackson. "En hierbij zullen ook de eerste gigantische zwarte gaten zijn die werden gevormd in de tijd dat het universum nog een 'baby' was met een leeftijd van slechts een paar procent van de huidige leeftijd", voegt Röttgering toe.

Publicaties

Alle publicaties in de speciale uitgave zijn te vinden op de website van Astronomy & Astrophysics.

Afbeelding: 

Het sterrenstelsel Abell 1314 bevindt zich in Ursa Major, ongeveer 460 miljoen lichtjaren bij ons vandaan. 
Credit: Amanda Wilber/LOFAR Surveys Team/NASA/CXC

Accepteer cookies van derden om deze inhoud te bekijken. Klik hier om dit te doen.
Laatste wijziging op 28 feb 2019