Forskere lysner perspektivet af mystiske mini-haloer

De største gravitationsbundne objekter i universet er galaksehobe, der dannes ved skæringspunktet mellem kosmiske netfilamenter. Disse entiteter formes og vokser gennem massive kollisioner, når materiale strømmer ind i deres tyngdekraft. I hjertet af nogle galaksehobe er mystiske og lidet kendte radio-mini-haloer. Disse sjældne, spredt, og stejle spektrum (lysere ved lave frekvenser) radiokilder omgiver en lys central radiogalakse og er meget lysende ved radiobølgelængder.

Dr. Tracy Clarke studerer dette fænomen, en radioastronom ved U.S. Naval Research Laboratory (NRL) Radio Astrophysics and Sensing Section og medforfatter til forskning om emnet med titlen, "Deep 230-470 [megahertz] VLA Observationer af mini-haloen i Perseus Cluster." Hun arbejder sammen med National Radio Astronomy Observatory (NRAO), forskerholdet bruger den opgraderede Karl G. Jansky Very Large Array (JVLA) til at kigge ind i galaksehoben i stjernebilledet Perseus, 250 millioner lysår fra Jorden.

"I 2011 en opgradering af modtagerne på JVLA ofrede observatoriets kapacitet til drift ved frekvenser mellem 30 MHz og 300 MHz," sagde Clarke. "Men, i 2013 blev alle 27 25-meters antenner i JVLA udstyret med nye modtagere, giver den nødvendige båndbredde til disse observationer."

Ifølge Clarke er Perseus-klyngen et af de mest massive objekter i det kendte univers, indeholdende tusindvis af galakser nedsænket i en enorm sky af multimillion-graders gas og rummer en mini-halo. Mini-halo-systemer menes at give et vindue til den ellers undvigende turbulens drevet af mindre fusioner mellem galaksehobe og mindre massive systemer.

Finansieret af NRL, de nye bredbånds-lavfrekvente modtagere har udvidet VHF/UHF-modtagerens båndbredde fra 300-340 MHz til 230-470 MHz, øger teleskopets følsomhed betydeligt. De nye JVLA-faciliteter har også produceret en størrelsesorden af ​​dybere billedkvalitet end tidligere high fidelity-data, som lader mini-halo-emissionerne ses tydeligt i området 270-430 MHz.

"Samlet set, den nyligt opgraderede JVLA har muliggjort et gennembrud inden for radioastronomi ved at levere et radioteleskop med hidtil uset følsomhed, løsning, og billeddannelsesmuligheder, " sagde Julie Hlavacek-Larrondo, Université de Montréal astrofysiker og en hovedforfatter af papiret. "De nye JVLA-billeder af Perseus-klyngen demonstrerer de unikke og state-of-the-art muligheder, som dette teleskop tilbyder samfundet."

De dybe JVLA-observationer af Perseus-klyngen, kombineret med klyngens egenskaber, tilbyde forskere en unik mulighed for at studere mini-halo-strukturer. Hovedforfatter Marie-Lou Gendron-Marsolais, Ph.D. studerende ved Université de Montréal bemærker, "Resultaterne viser følsomheden af ​​de nye lavfrekvente JVLA-modtagere, samt nødvendigheden af ​​at komme dybere, high-fidelity radiobilleder af mini-haloer i klynger for at spore komplekse strukturer og yderligere forstå deres oprindelse."

Genkender styrken af ​​den nye VHF/UHF-modtager, NRL ønskede at forbedre tilgængeligheden af ​​denne nye ressource. I 2014 NRL- og NRAO-forskere arbejdede på at udvikle VLA Low Band Ionospheric and Transient Experiment (VLITE) for at udnytte de nye bredbånds lavfrekvente modtagere og piggyback på $300 millioner dollar-infrastrukturen i JVLA.

"Datastrømmen fra dette nye system kan udnyttes for at udvide vores forståelse af objekter som disse mini-haloer, samtidig med at vi giver realtidsovervågning af ionosfæriske vejrforhold over det sydvestlige USA, " sagde Clarke.

På nuværende tidspunkt VLITE udvides yderligere (eVLITE) til mere end det dobbelte af antallet af basislinjer fra de oprindelige 45 basislinjer til 104 og skulle være fuldt operationelt inden udgangen af ​​august 2017. Udvidelsen, til dato, har bragt i alt 66 basislinjer til VLITE.

Astronomer bruger VLITE til en bred vifte af astrofysik, som omfatter udforskning af himlen for kortvarige udbrud af radiobølger. Denne type forskning bliver ved med at vokse i betydning, da et lille antal af sådanne begivenheder har fået astronomer til at have mistanke om, at stadig uopdagede fænomener i universet kan frembringe mange sådanne kraftige udbrud.