Europese en Amerikaanse radioastronomen hebben een nieuwe manier van waarnemen van het heelal gedemonstreerd - via internet!
Met behulp van geavanceerde technologie zijn de onderzoekers erin geslaagd een verre ster te observeren door de onderzoeksnetwerken van de wereld te gebruiken om een gigantische virtuele telescoop te creëren. Het proces heeft hen in staat gesteld om het object in real-time met ongekende details af te beelden; iets wat slechts een paar jaar geleden onmogelijk zou zijn geweest. De ster die voor deze opmerkelijke demonstratie is gekozen, genaamd IRC + 10420, is een van de meest ongewone aan de hemel. Omringd door stoffige gaswolken en sterk uitzendend in radiogolven, staat het object aan het einde van zijn leven in de richting van een catastrofale explosie die bekend staat als een 'supernova'.
Deze nieuwe waarnemingen geven een spannend beeld van de toekomst van radioastronomie. Door onderzoeksnetwerken te gebruiken, zullen radioastronomen niet alleen dieper in het verre heelal kunnen kijken, ze kunnen ook onvoorspelbare, voorbijgaande gebeurtenissen vastleggen terwijl ze plaatsvinden, betrouwbaar en snel.
Astronomen proberen altijd de resolutie van hun telescopen te maximaliseren. Resolutie is een maat voor de hoeveelheid detail die het kan onderscheiden. Hoe groter de telescoop, hoe beter de resolutie. VLBI (of Very Long Baseline Interferometry) is een techniek die door radioastronomen wordt gebruikt om de lucht tot in de kleinste details in beeld te brengen. In plaats van één enkele radio-schotel te gebruiken, zijn reeksen telescopen met elkaar verbonden in hele landen of zelfs continenten. Wanneer de signalen worden gecombineerd in een gespecialiseerde computer, heeft het resulterende beeld een resolutie die gelijk is aan die van een telescoop zo groot als de maximale antennescheiding.
In het verleden werd de VLBI-techniek ernstig belemmerd omdat de gegevens op tape moesten worden vastgelegd en vervolgens voor analyse naar een centrale verwerkingsfaciliteit moesten worden verzonden. Bijgevolg konden radioastronomen het succes van hun inspanningen pas vele weken, zelfs maanden nadat de waarnemingen waren gedaan, beoordelen. De oplossing, om de telescopen realtime elektronisch te koppelen, stelt astronomen in staat om de gegevens te analyseren terwijl ze plaatsvinden. De techniek, die natuurlijk e-VLBI wordt genoemd, is alleen mogelijk nu netwerkconnectiviteit met hoge bandbreedte een realiteit is.
Bij de recente 20 uur durende observaties, uitgevoerd op 22 september met gebruikmaking van het Europese VLBI-netwerk (EVN), waren radiotelescopen in het VK, Zweden, Nederland, Polen en Puerto Rico betrokken. De maximale afstand tussen de antennes was 8200 km, wat een resolutie van ten minste 20 milliseconden (mas) opleverde; dit is ongeveer 5 keer beter dan de Hubble Space Telescope (HST). Dit detailniveau komt overeen met het uitkiezen van een klein gebouw op het oppervlak van de maan! De opname van de antenne in Arecibo, in Puerto Rico, verhoogde ook de gevoeligheid van de telescooparray met een factor 10. Desalniettemin, bij een frequentie van 1612 MHz, was het signaal van de verre ster meer dan een miljard miljard keer zwakker dan een typische mobiele telefoon!
Elke telescoop was aangesloten op het National Research and Education Network (NREN) van het land en de gegevens werden met een snelheid van 32 Mbits / seconde per telescoop door GEANT, het pan-Europese onderzoeksnetwerk, naar SURFnet, het Nederlandse netwerk, gestuurd. De gegevens zijn vervolgens aangeleverd bij het Joint Institute for VLBI in Europe (JIVE), de centrale verwerkingsfaciliteit voor het EVN in Nederland. Daar werden de 9 terabits aan gegevens in realtime ingevoerd in een gespecialiseerde supercomputer, een 'correlator' genoemd, en gecombineerd. Dezelfde onderzoeksnetwerken werden vervolgens gebruikt om het uiteindelijke dataproduct rechtstreeks te leveren aan de astronomen die het beeld vormden. Tot de netwerkinfrastructuur die door GEANT werd geleverd, beschikbaar kwam, konden astronomen de enorme hoeveelheden gegevens die nodig waren voor e-VLBI niet via internet overdragen. In zeer reële zin fungeert het internet zelf als een telescoop en voert het hetzelfde werk uit als de gebogen oppervlakken van de individuele radiogerechten. Dai Davies, General Manager van DANTE die GEANT exploiteert, zei: “e-VLBI presteerde succesvol op intercontinentale basis en toont zo duidelijk mogelijk het belang van datacommunicatienetwerken voor de moderne wetenschap. Onderzoeksnetwerken zijn fundamenteel voor deze nieuwe radioastronomietechniek en het is inderdaad zeer bevredigend om de voordelen te zien die er nu uit voortvloeien ”.
Hoewel de wetenschappelijke doelen van het experiment bescheiden waren, openen deze e-VLBI-waarnemingen van IRC + 10420 de mogelijkheid om naar de structuren van astrofysische objecten te kijken terwijl ze veranderen. IRC + 10420 is een superreus in het sterrenbeeld Aquila. Het heeft een massa van ongeveer 10 keer die van onze eigen zon en ligt ongeveer 15.000 lichtjaar van de aarde. Het is een van de helderste infraroodbronnen aan de hemel en wordt omgeven door een dikke laag stof en gas dat jaarlijks met een snelheid van ongeveer 200 keer de massa van de aarde naar buiten wordt geworpen. Radioastronomen kunnen het stof en gas rond IRC + 10420 in beeld brengen omdat een van de samenstellende moleculen, hydroxyl (OH), zich openbaart door middel van een sterke ‘maser’ -emissie. In wezen zien de astronomen gasklonten waar radio-emissie sterk wordt versterkt door speciale omstandigheden. Met de zoomlens van e-VLBI kunnen astronomen zeer gedetailleerde beelden maken en de gasklonten zien bewegen, zien hoe masers worden geboren en sterven op tijdschalen van weken tot maanden, en de veranderende magnetische velden die de schaal doordringen bestuderen. De resultaten laten zien dat het gas met ongeveer 40 km / s beweegt en ongeveer 900 jaar geleden uit de ster werd uitgestoten. Zoals prof. Phil Diamond, een van de onderzoekers van het Jodrell Bank Observatory (VK), uitlegde: "het materiaal dat we op deze afbeelding zien, verliet het oppervlak van de ster rond de tijd van de Normandische verovering van Engeland".
Er wordt aangenomen dat IRC + 10420 snel evolueert tegen het einde van zijn levensduur. Op een bepaald moment, misschien over duizenden jaren, misschien morgen, zal de ster zichzelf naar verwachting uit elkaar blazen in een van de meest energetische verschijnselen die in het heelal bekend zijn - een 'supernova'. De resulterende materiaalwolk zal uiteindelijk een nieuwe generatie sterren en planetenstelsels vormen. Radioastronomen zijn nu klaar om, met de ongelooflijke kracht van e-VLBI, de details vast te leggen terwijl ze plaatsvinden en de fysieke processen te bestuderen die zo belangrijk zijn voor de structuur van onze Melkweg en voor het leven zelf.
De opkomende technologie van e-VLBI zal de radioastronomie radicaal veranderen. Naarmate netwerkbandbreedtes toenemen, zal ook de gevoeligheid van e-VLBI-arrays toenemen, waardoor een duidelijker zicht op de verste en zwakste delen van de ruimte mogelijk wordt. Dr. Mike Garrett, JIVE-directeur, merkte op: “Deze resultaten geven een glimp van het enorme potentieel van e-VLBI. Door de snelle vooruitgang in wereldwijde communicatienetwerken zouden we de komende jaren de grootste radiotelescopen ter wereld met snelheden van meer dan tientallen Gigabits per seconde met elkaar kunnen verbinden. De doodsstrijd van de eerste massieve sterren in het heelal, de opkomende materiestralen uit de centrale zwarte gaten van de eerste sterrenstelsels, zullen tot in detail worden onthuld. '
Oorspronkelijke bron: Jodrell Bank News Release
