在使用無線電波對南方天空進行的最詳細的調查中,天文學家已經在銀河系之外繪製了大約一百萬個以前未被發現的星系。
快速ASKAP連續測量(或RACS)已將CSIRO的澳大利亞SKA探路者射電望遠鏡(ASKAP)測量得出的星系牢牢地置於國際天文學星圖上。
儘管過去的天空調查測量花費了數年的時間,但ASKAP的RACS調查在不到兩周的時間內進行——打破了以往的速度記錄。收集的數據所生成的圖像比以前的圖像靈敏度高出五倍,而其詳細程度卻是其兩倍。
什麼是射電天文學?
現代天文學是一個多波長的事業。這是什麼意思?
好吧,宇宙中的大多數物體(包括人類)都會發出稱為電磁波譜的廣譜輻射。這包括可見光和不可見光,例如X射線、紫外線、紅外線和無線電波。要了解宇宙,我們需要觀察整個電磁光譜,因為每個波長承載不同的信息。
無線電波在所有形式的光中具有最長的波長。它們使我們能夠研究宇宙中某些最極端的環境,從氣體的冷雲到超大質量的黑洞。
長波長輕鬆穿過雲層、灰塵和大氣層,但是需要使用大型天線才能接收。澳大利亞廣闊的開放空間(但海拔相對較低)是建造大型射電望遠鏡的理想之地。
從我們在南半球的位置,我們可以欣賞到銀河系中心最壯觀的景色。幾千年來,天文學家已經意識到了這種好處。
重大突破
射電天文學是一個相對較新的研究領域,其歷史可以追溯到1930年代。
雪梨大學的Molonglo天空測量圖是第一張詳細的30cm南部天空射電圖,其中包括望遠鏡從其在南半球的位置所能看到的一切。該調查於2006年完成,花了將近十年的時間才能觀察到整個天空的25%,並產生最終的數據產品。
CSIRO的天文學與太空科學部門的團隊在短短10天內對83%的天空進行了觀測,打破了這一記錄。通過RACS調查,我們生成了903張圖像,每個圖像需要15分鐘的曝光時間。然後,我們將它們組合成一張覆蓋整個區域的地圖。
對於任何抬頭看夜空的人來說,無線電天空的全景圖看起來都非常令人驚訝。但是,在我們的照片中,幾乎所有亮點都是整個星系,而不是單個恆星。
正在研究該目錄的天文學家已經發現了大約300萬個星系,比Molonglo天空調查中發現的260,000個星系要多得多。
為什麼我們需要繪製宇宙圖?
我們知道地球上的地圖有多重要。它們提供重要的導航幫助,並提供有關地形的信息,這對土地管理非常有用。
同樣,天空圖為天文學家提供了重要的研究和統計依據。它們可以告訴我們某些星系的行為,例如它們是存在於同伴集群中還是自己漂移。能夠在不到兩周的時間內進行全天候調查,為研究提供了許多機會。
例如,對於幾天到幾個月的時間範圍內的無線電天空如何變化知之甚少。現在,我們可以定期重新訪問RACS目錄中確定的300萬個星系,以追蹤任何差異。
同樣,天文學中一些最大的未解決問題與我們所看到的星系如何變成橢圓形,螺旋形或不規則形狀有關。一種流行的理論認為,大型星系通過許多較小星系的合併而生長。
但是此過程的細節難以捉摸,難以與仿真相協調。要了解我們約130億年的宇宙宇宙歷史,就需要一架望遠鏡,該望遠鏡可以在遠距離看到並準確地映射發現的一切。
高科技使新目標觸手可及
CSIRO的RACS調查是人類天文研究中的一項驚人的進步,這是由於航天技術的飛躍而實現的。ASKAP射電望遠鏡於去年2月份全面投入使用,旨在提高速度。
CSIRO的工程師開發了稱為「相控陣饋送」的創新型無線電接收機和專門用於ASKAP的高速數位訊號處理器。正是這些技術提供了ASKAP的廣泛視野和快速測量功能。
在接下來的幾年中,ASKAP有望在不同的波段進行更敏感的調查。與此同時,RACS調查目錄正在極大地提高我們對無線電天空的了解。 對於世界各地的研究人員來說,它將繼續是重要的資源。