天文学者がこれまでで最も鮮明で感度の高い低周波空画像を作成

ライデン大学率いる国際チームは、低周波アレイ (LOFAR) を使用して、これまでに低周波数で空を撮影した最も鮮明で感度の高い無線画像を作成しました。この画像は、満月の約25倍の大きさの空の領域に、活動銀河核や星形成銀河を含む約63,000個の電波源を明らかにしています。

研究者らは、ELAIS-N1 に焦点を当てました。ELAIS-N1 は、多くの暗い銀河や遠方の銀河が含まれる、北天のよく研究されている領域です。新しい画像は、この領域の以前の最も感度の高い LOFAR 画像より 20 倍鮮明です。これを大局的に見ると、解像度は約 10 キロメートル離れたところからコインを識別できるほど十分に高いことになります。この詳細レベルでは、完全な LOFAR 画像には 80 億ピクセルが含まれます。

膨大な量のデータを 1 つの画像に処理する

この画像のデータは 200 時間にわたって収集され、合計 400 テラバイトに達しました。最近まで、これほど大量の電波望遠鏡データをこの解像度で 1 つの 80 億ピクセル画像に処理することは不可能でした。しかし、チームとそのパートナーによって開発された改良された調整およびデータ処理技術により、近年ではコンピューティングコストが 10 分の 1 以上削減されました。

「データセット全体は、オランダにある SURF の強力なデータ処理プラットフォームである Spider を使用すれば、わずか数か月で処理できます」と、この研究を主導し、ライデン天文台と ASTRON の博士研究員である Jurjen de Jong 氏は述べています。

データは天文学界に公開されています。このデータセットの科学的価値の多くは、他の望遠鏡による、たとえば光学、赤外線、X 線の波長での空の同じ領域の観測結果と組み合わせることにあります。これにより、天文学者は画像内の各電波源の距離や質量などの特性を決定できるようになります。

「低無線周波数での空の鮮明で高感度な観察により、無線ジェットが周囲とどのように相互作用するかを研究することができます。」

ブラックホールを動力源とするラジオジェット

新しい画像に含まれる最も一般的な天体の 1 つは、活動銀河核です。これらのコンパクトで明るい領域は、超大質量ブラックホールへと螺旋を描く物質によって動かされています。このプロセスにより、ジェットとして知られる強力な粒子の流れが生成されることがあります。

LOFAR は、微弱かつ広範囲の電波放射に対する感度が高いため、これらのジェットの検出に特に適しています。

低解像度の画像では、遠方の銀河や電波ジェットが不明瞭な塊として表示されることが多く、たとえばそれらが複数の銀河で構成されているかどうかを区別することが困難になります。また、電波放射がジェットからのものなのか、銀河内の星形成からのものなのかを判断することも困難です。 LOFAR はこれらの異なるコンポーネントを区別できるため、多くのジェットを驚くほど詳細に見ることができるようになりました。

「低無線周波数での空の鮮明で高感度な観察により、無線ジェットが周囲とどのように相互作用するかを研究できます。これにより、これらのプロセスが宇宙の歴史を通じてどのように進化してきたかを知ることができます」と、ライデン天文台の准教授で論文の共著者であるラインアウト・ファン・ウェーレン氏は述べています。

画像で見える他の電波源は、星が活発に形成されている小さな銀河です。電波は塵を通過するため、光学望遠鏡や赤外線望遠鏡では星の形成が隠れてしまう可能性があるため、電波観測では遠くの銀河のこれらの過程を遮るものなく観察することができます。これにより、天文学者は、宇宙の最も初期の例から今日見られる銀河に至るまで、銀河がどのように進化してきたかを研究することができます。