Astronomer forbinder 64 teleskoper for at observere universets struktur

Et internationalt hold af astronomer har for første gang kombineret kraften fra 64 radioteleskopskåle for at opdage de svage signaturer af neutral brintgas på tværs af kosmologiske skalaer.

Bedriften blev opnået ved hjælp af det sydafrikansk-baserede MeerKAT-teleskop, en forløber for verdens største radioobservatorium, SKA Observatory (SKAO), som vil sondere universet i hidtil uset detaljer.

Et primært mål for SKAO er at forstå universets udvikling og indhold sammen med de mekanismer, der driver dets accelererende ekspansion. En måde at opnå dette på er ved at observere universets struktur på de største skalaer. På disse skalaer kan hele galakser betragtes som enkeltpunkter, og analyse af deres fordeling afslører spor om tyngdekraftens natur og mystiske fænomener såsom mørkt stof og mørk energi.

Radioteleskoper er et fantastisk instrument til dette, da de kan detektere stråling ved bølgelængder på 21 cm genereret af neutralt brint, det mest udbredte grundstof i universet. Ved at analysere 3D-kort over brint, der spænder over millioner af lysår, undersøger vi den samlede fordeling af stof i universet.

SKAO, som har sit hovedkvarter i Jodrell Bank, Cheshire, er i øjeblikket under opførelse. Der er dog allerede stifinder-teleskoper, såsom 64-parabol-arrayet MeerKAT, på plads til at guide dets design. Baseret i Karoo-ørkenen og drives af South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), vil MeerKAT med tiden blive en del af hele SKAO.

MeerKAT og SKAO vil primært fungere som interferometre, hvor rækken af ​​retter kombineres som et kæmpe teleskop, der er i stand til at afbilde fjerne objekter med høj opløsning. "Men interferometeret vil ikke være følsomt nok over for de største skalaer, der er mest interessante for kosmologer, der studerer universet," forklarede medforfatteren til det nye forskningspapir, Steven Cunnington. "Derfor bruger vi i stedet arrayet som en samling af 64 individuelle teleskoper, som giver dem mulighed for at kortlægge de gigantiske mængder af himlen, der kræves til kosmologi."

Operationen med en enkelt skål er blevet drevet af et team ved University of Western Cape, med flere observationer, der allerede er udført med MeerKAT. Dette ambitiøse projekt involverer mange andre institutioner, der spænder over fire kontinenter. I den nye forskning, der er udgivet på arXiv og indsendt til offentliggørelse, præsenterer et hold, som omfatter Manchester-baserede astronomer Cunnington, Laura Wolz og Keith Grainge, den første kosmologiske detektion nogensinde ved brug af denne single-dish-teknik.

Den nye påvisning er af et delt klyngemønster mellem MeerKATs kort og galaksepositioner bestemt af det optiske anglo-australske teleskop. Da det er kendt, at disse galakser sporer universets overordnede stof, viser den stærke statistiske korrelation mellem radiokortene og galakserne, at MeerKAT-teleskopet registrerer kosmisk struktur i stor skala. Dette er første gang, en sådan detektering er blevet foretaget ved hjælp af et multi-skålarray, der fungerer som individuelle teleskoper. Hele SKAO vil stole på denne teknik, og dette markerer derfor en vigtig milepæl i køreplanen for den kosmologiske videnskabssag med SKAO.

"Denne påvisning blev foretaget med kun en lille mængde pilotundersøgelsesdata," afslørede Cunnington. "Det er opmuntrende at forestille sig, hvad der vil blive opnået, når MeerKAT fortsætter med at foretage stadig større observationer."

"I mange år har jeg arbejdet på at forudsige SKAO's fremtidige kapacitet. At nå et stadie, hvor vi udvikler de værktøjer, vi får brug for og demonstrerer deres succes med rigtige data, er utrolig spændende. Dette markerer kun begyndelsen på det, vi håber vil være et kontinuerligt udstillingsvindue af resultater, som fremmer vores forståelse af universet." + Udforsk yderligere

Astronomer registrerer galaktisk rumlaser