Grâce à de nouveaux algorithmes et superordinateurs, une carte radio de l’univers incroyablement détaillée a été créée. Les astronomes peuvent désormais examiner les données radio des galaxies avec beaucoup plus de précision. Ces résultats ont été publiés dans Nature Astronomy par Frits Sweijen, doctorant à Leyde, et ses collègues.
“Cette carte unique comporte presque autant de pixels que les cartes précédentes du ciel entier”, explique Frits Sweijen, doctorant à l’Observatoire de Leyde. Les chercheurs ont résolu l’effet de flou du rayonnement UV dans notre atmosphère : avec un logiciel spécial, ils ont réussi à corriger cette interférence. Les superordinateurs de Leyde et d’Amsterdam ont utilisé leur énorme puissance de calcul pour faire en sorte que cela aille également assez vite.
Cinq pleines lunes sur cinq
Dans un avenir proche, la nouvelle méthode pourrait donc mettre en évidence l’ensemble du ciel boréal. Aujourd’hui, les chercheurs ne montrent qu’une petite partie, explique M. Sweijen : “Supposons que vous voyez dans le ciel un carré de cinq pleines lunes sur cinq. À partir de ce cube d’espace, nous avons réalisé une carte de près de 7 milliards de pixels, sur laquelle près de 2 500 galaxies sont nettement visibles.”
Les quatre galaxies à gauche sur l’image sont beaucoup plus nettes sur la nouvelle carte (à droite). Crédit : Université de Leyde
Un téléphone portable sur Mars
Sweijen : “La carte de l’espace a été réalisée sur la base des ondes radio que nous avons capturées depuis l’espace avec le télescope international LOFAR. Il s’agit d’un énorme radiotélescope comportant des dizaines de milliers d’antennes réparties sur une zone européenne d’un diamètre de 2000 kilomètres. Ces antennes sont à l’écoute des rayons radio cosmiques.”
Il poursuit : “En raison de son énorme superficie et de ses nombreuses antennes, LOFAR peut ‘voir’ les rayonnements dans des détails exquis, avec une sensibilité qui permettrait même de détecter un téléphone portable sur Mars.” The data from the telescope can be seen by humans after translation by a computer into a radiation map, a kind of photograph.
Waves smear the signal
One problem with taking sharp universe pictures with LOFAR is the UV radiation from the sun. This clouds our atmosphere with charged particles, ions. This ionosphere disturbs radio waves from space before the telescope picks them up. Sweijen: “This makes it seem as if LOFAR is observing the sky from the seabed, where the waves smear the signal. Software recently developed by the Netherlands Institute for Radio Astronomy ASTRON corrected the measured radiation over the entire area. This allowed us to focus and map LOFARs entire field of view.”
“We can now study the evolution of black holes and the galaxies in which they are found in greater detail than before.”
The software works with algorithms that require a lot of computer power. That was available. In Leiden, the recently built Academic Leiden Interdisciplinary Cluster Environment (ALICE) provided its computing power. In Amsterdam, ICT cooperation SURF provided early access to their new Spider platform, which has been specially set up for data-intensive projects such as this research.
Next plan: the entire northern sky
The data correction of the LOFAR field of view was done in 25 sections, each one full moon in size. This took seven days per area. On a single computer, it would have taken 7 times 25, or 175 days, to create the entire map. Thanks to the large-scale infrastructure of SURF and Leiden with parallel computing power, it took only seven days. That means there is now a fast way to eventually map the entire Northern sky in comparable detail, something Sweijen says could begin in the next few years.
“We can now study the evolution of black holes and the galaxies in which they are found in greater detail than before,” he says. “Galaxies in the earlier universe, for example, which due to their distance or young age were previously too small to see in any detail, can now be seen sharply by the thousands.”
Reference: “Deep sub-arcsecond wide-field imaging of the Lockman Hole field at 144 MHz” by F. Sweijen, R. J. van Weeren, H. J. A. Röttgering, L. K. Morabito, N. Jackson, A. R. Offringa, S. van der Tol, B. Veenboer, J. B. R. Oonk, P. N. Best, M. Bondi, T. W. Shimwell, C. Tasse and A. P. Thomson, 27 January 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-021-01573-z
