Астрономы объединяют мощность 64 телескопов, чтобы наблюдать за структурой Вселенной

Международная группа астрономов впервые объединила мощность 64 антенн радиотелескопа для обнаружения слабых сигналов нейтрального газообразного водорода в космических масштабах.

Этот подвиг был достигнут с помощью расположенного в Южной Африке телескопа MeerKAT, предшественника крупнейшей в мире радиообсерватории SKA (SKAO), которая будет исследовать Вселенную с беспрецедентной точностью.

Основная цель SKAO — понять эволюцию и содержание Вселенной, а также механизмы, приводящие к ее ускоряющемуся расширению. Один из способов добиться этого — наблюдать за структурой Вселенной в самых больших масштабах. В этих масштабах целые галактики можно рассматривать как отдельные точки, и анализ их распределения дает ключ к пониманию природы гравитации и загадочных явлений, таких как темная материя и темная энергия.

Радиотелескопы — отличный инструмент для этого, поскольку они могут обнаруживать излучение на длине волны 21 сантиметр от нейтрального водорода, самого распространенного элемента во Вселенной. Анализируя трехмерные карты водорода, охватывающие миллионы световых лет, мы исследуем общее распределение материи во Вселенной.

SKAO со штаб-квартирой в Jodrell Bank, Чешир, в настоящее время находится в стадии строительства. Тем не менее, уже есть телескопы Pathfinder, такие как MeerKAT Array 64, которые определяют их дизайн. Со штаб-квартирой в пустыне Кару и управляемой Южноафриканской радиоастрономической обсерваторией (Сарао) Meerkat в конечном итоге станет частью полной SKAO.

MeerKAT и SKAO будут по существу действовать как интерферометры, объединяя антенную решетку в единый гигантский телескоп, способный отображать удаленные объекты с высоким разрешением. «Однако интерферометр будет недостаточно чувствителен к более крупным масштабам, которые более интересны космологам, изучающим Вселенную». объяснил соавтор новой исследовательской работы Стивен Каннингтон. «Поэтому вместо этого мы используем массив как группу из 64 отдельных телескопов, что позволяет им отображать гигантские объемы неба, необходимые для космологии».

«Я много лет работал, чтобы предсказать будущие возможности SKAO. Достигнуть момента, когда мы разрабатываем необходимые нам инструменты и демонстрировать их успех с использованием реальных данных, очень интересно. Это только начало того, что, как мы надеемся, будет быть постоянной демонстрацией результатов, которые улучшают наше понимание Вселенной».

— Стивен Каннингтон

Режим работы с одной тарелкой был разработан командой из Западно-Капского университета, при этом несколько наблюдений уже были сделаны с использованием MeerKAT. Этот амбициозный проект включает в себя множество других учреждений, расположенных на четырех континентах. В новом исследовании, представленном для публикации, группа, в которую входят астрономы из Манчестера, Стивен Каннингтон, Лора Уоллс и Кит Гринг, сделала первое в истории космическое открытие, используя эту технику с одной тарелкой.

Новое открытие представляет собой общий шаблон кластеризации между картами MeerKAT и местоположениями галактик, определенными Англо-Австралийским оптическим телескопом. Поскольку известно, что эти галактики отслеживают всю материю Вселенной, сильная статистическая корреляция между радиокартами и галактиками показывает, что телескоп MeerKAT обнаруживает крупномасштабную космическую структуру. Это первое открытие, сделанное с использованием массива из нескольких пластин, которые работают как отдельные телескопы. Вся SKAO будет полагаться на эту технологию, и, таким образом, это представляет собой важную веху в дорожной карте состояния космологии с SKAO.

Стивен Каннингтон сообщил: «Это открытие было сделано с использованием лишь небольшого количества данных пилотного исследования». «Обнадеживает то, что будет достигнуто, поскольку MeerKAT продолжает проводить все более масштабные наблюдения.

«Я много лет работал, чтобы предсказать будущие возможности SKAO. Достигнуть момента, когда мы разрабатываем необходимые нам инструменты и демонстрировать их успех с использованием реальных данных, очень интересно. Это только начало того, что, как мы надеемся, будет быть постоянной демонстрацией результатов, которые улучшают наше понимание Вселенной».

Ссылка: «Картирование высокой плотности с использованием MeerKAT: обнаружение энергетического спектра взаимной корреляции с галактиками WiggleZ», Стивен Каннингтон, Ичао Ли, Марио Дж. Сантос, Цзиньцзин Ван, Изабелла Б. Каррокки, Мелис О. Ирфан, Алкистис Портсидо, Марта Спинелли , Лаура Вольц, Паула С. Соарес, Крис Блейк, Филип Булл, Брэндон Энгельбрехт, Хосе Фонсека, Кит Грейндж и Инь-Же Ма, 3 июня 2022 г., Астрофизика > Космология и негалактическая астрофизика.
архив: 2206.01579