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| Hércules A está impulsado por un agujero negro supermasivo situado en su centro, que se alimenta del gas circundante y canaliza parte de este gas en chorros extremadamente rápidos. Nuestras nuevas observaciones de alta resolución tomadas con LOFAR han revelado que este chorro se hace más fuerte y más débil cada pocos cientos de miles de años. Esta variabilidad produce las hermosas estructuras que se ven en los lóbulos gigantes, cada uno de los cuales es tan grande como la Vía Láctea. Crédito: R. Timmerman; LOFAR & Hubble Space Telescope |
Los astrónomos han publicado las imágenes más detalladas que se han visto
hasta ahora de las
galaxias más allá de
la nuestra, revelando su funcionamiento interno con un detalle sin
precedentes.
Las imágenes fueron creadas a partir de los datos
recogidos por el Conjunto de Baja Frecuencia (LOFAR), una red de más de 70.000
pequeñas antenas repartidas por nueve países europeos. Los resultados proceden
de los años de trabajo del equipo, dirigido por la doctora Leah Morabito de la
Universidad de Durham. El equipo contó con el apoyo del Consejo de
Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC) del Reino Unido.
Además
de apoyar la explotación científica, el STFC también financia la suscripción
del Reino Unido a LOFAR, incluidos los costes de actualización y el
funcionamiento de su estación LOFAR en Hampshire.
Revelación de un universo oculto de luz en alta definición
El universo está inundado de radiación electromagnética, de la que la
luz visible es sólo una pequeña parte. Desde los rayos gamma y los rayos X de
longitud de onda corta, hasta las microondas y las ondas de radio de longitud
de onda larga, cada parte del espectro luminoso revela algo único sobre el
universo.
La red LOFAR capta imágenes en frecuencias de radio FM
que, a diferencia de las fuentes de longitud de onda más corta como la luz
visible, no son bloqueadas por las nubes de polvo y gas que pueden cubrir los
objetos astronómicos.
Las regiones del espacio que parecen oscuras
a nuestros ojos, en realidad arden con fuerza en las ondas de radio. Esto
permite a los astrónomos asomarse a las regiones de formación de estrellas o
al corazón de las propias galaxias.
Las nuevas imágenes, que han
sido posibles gracias al carácter internacional de la colaboración, amplían
los límites de lo que sabemos sobre las galaxias y los agujeros negros
supermasivos. Un número especial de la revista científica "Astronomy and
Astrophysics" está dedicado a once artículos de investigación que describen
estas imágenes y los resultados científicos.
Mejor resolución gracias al trabajo conjunto
Las imágenes revelan el funcionamiento interno de las galaxias cercanas
y lejanas con una resolución 20 veces más nítida que las imágenes típicas de
LOFAR. Esto fue posible gracias a la forma única en que el equipo utilizó el
conjunto.
Las más de 70.000 antenas de LOFAR están repartidas por
toda Europa, la mayoría en los Países Bajos. En el funcionamiento estándar,
sólo se combinan las señales de las antenas situadas en los Países Bajos, y se
crea un telescopio "virtual" con una "lente" colectora de 120 km de
diámetro.
Al utilizar las señales de todas las antenas europeas, el
equipo ha aumentado el diámetro de la "lente" a casi 2.000 km, lo que
multiplica por veinte la resolución.
A diferencia de las antenas
convencionales que combinan múltiples señales en tiempo real para producir
imágenes, LOFAR utiliza un nuevo concepto. En él, las señales recogidas por
cada antena se digitalizan, se transportan al procesador central y se combinan
para crear una imagen. Cada imagen de LOFAR es el resultado de combinar las
señales de más de 70.000 antenas, lo que hace posible su extraordinaria
resolución.
Entender los agujeros negros supermasivos
Los
agujeros negros
supermasivos se encuentran en el corazón de muchas galaxias. Muchos de ellos
son agujeros negros "activos" que devoran la materia que cae y la devuelven al
cosmos en forma de potentes chorros y flujos de radiación. Estos chorros son
invisibles a simple vista, pero brillan en las ondas de radio y en ellos se
han centrado las nuevas imágenes de alta resolución.
El Dr. Neal
Jackson, de la Universidad de Manchester, declaró: "Estas imágenes de alta
resolución nos permiten acercarnos para ver lo que realmente ocurre cuando los
agujeros negros supermasivos lanzan chorros de radio, lo que no era posible
antes en frecuencias cercanas a la banda de radio FM".
El trabajo
del equipo constituye la base de nueve estudios científicos que revelan nueva
información sobre la estructura interna de los chorros de radio en una
variedad de galaxias diferentes.
Un reto de una década
Incluso antes de que LOFAR comenzara a funcionar en 2012, el equipo
europeo de astrónomos empezó a trabajar para afrontar el colosal reto de
combinar las señales de más de 70.000 antenas situadas a nada menos que 2.000
km de distancia. El resultado, una línea de procesamiento de datos disponible
públicamente, que se describe en detalle en uno de los artículos científicos,
permitirá a los astrónomos de todo el mundo utilizar LOFAR para obtener
imágenes de alta resolución con relativa facilidad.
La Dra. Leah
Morabito, de la Universidad de Durham, dijo: "Nuestro objetivo es que esto
permita a la comunidad científica utilizar toda la red europea de telescopios
LOFAR para su propia ciencia, sin tener que pasar años para convertirse en un
experto".
Las superimágenes requieren superordenadores
La relativa facilidad de la experiencia para el usuario final desmiente
la complejidad del reto computacional que hace posible cada imagen. Como LOFAR
no se limita a "tomar fotos" del cielo nocturno, debe unir los datos recogidos
por más de 70.000 antenas, lo que supone una enorme tarea computacional.
Para
producir una sola imagen, hay que digitalizar más de 13 terabits de datos en
bruto por segundo, el equivalente a más de 300 DVD, y transportarlos a un
procesador central para luego combinarlos.
Frits Sweijen, de la Universidad de Leiden, declaró: "Para procesar volúmenes de datos tan inmensos tenemos que utilizar superordenadores. Estos nos permiten transformar los terabytes de información de estas antenas en unos pocos gigabytes de datos listos para la ciencia, en sólo un par de días."
Fuentes, créditos y referencias:
Astronomy & Astrophysics
Sub-arcsecond imaging with the
International LOFAR Telescope