Radioastronomen vermijden verstoring van de atmosfeer van de aarde met een nieuwe kalibratietechniek

Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van astronomen van de Universiteit Leiden (Nederland) heeft de eerste duidelijke radiokaarten van het universum op lage frequenties geproduceerd. Dankzij een nieuwe kalibratietechniek vermeden ze verstoringen van de ionosfeer van de aarde. Ze gebruikten de nieuwe methode om plasma’s van oude explosies van zwarte gaten te bestuderen. Mogelijk kan de techniek nuttig zijn voor het vinden van exoplaneten die rond kleine sterren draaien. De onderzoekers rapporteren hun techniek in het tijdschrift. Natuur Astronomie.

Met deze techniek konden astronomen voor het eerst heldere radiobeelden van het heelal maken op frequenties tussen 16 en 30 MHz. Dit werd voor onmogelijk gehouden omdat de ionosfeer, zo’n 80 kilometer boven de aarde, de waarnemingen op deze frequenties verstoort.

De onderzoekers gebruikten de LOFAR-telescoop in Drenthe, Nederland. Het is momenteel een van de beste laagfrequente radiotelescopen ter wereld. Om hun techniek te testen, bestudeerden ze een reeks clusters van sterrenstelsels die tot nu toe alleen in detail op hogere frequenties waren bestudeerd.

Bril
Dankzij de nieuwe beelden lijkt het erop dat de radio-emissie van deze clusters niet gelijkmatig over het cluster is verdeeld, maar eerder een fragmentarisch patroon vertoont. “Het is alsof je voor het eerst een bril opzet en niet meer wazig ziet”, zegt onderzoeksleider Christian Groeneveld (Universiteit Leiden, Nederland).

De aanleiding voor het onderzoek was dat er de afgelopen jaren al veel verbeteringen zijn doorgevoerd in de kalibratie bij hoge frequenties, rond de 150 MHz. “We hoopten deze techniek ook uit te kunnen breiden naar lagere frequenties, onder de 30 MHz”, zegt de maker van het idee, Reinout van Weeren (Universiteit Leiden). “En wij hebben het gedaan.”

Op dit moment verwerken onderzoekers meer gegevens om de hele noordelijke hemel op de laagste frequenties in kaart te brengen.

Volgens de onderzoekers maakt de nieuwe kalibratietechniek het mogelijk om fenomenen te bestuderen die voorheen verborgen bleven. Het zou kunnen worden gebruikt om exoplaneten te detecteren die rond kleine sterren draaien. En, zo besluit Groeneveld, ‘het is natuurlijk mogelijk dat we uiteindelijk iets onverwachts ontdekken.

Wetenschappelijk artikel
Karakterisering van de decameterhemel met een resolutie van minder dan een minuut. Door: C. Groeneveld, RJ van Weeren, E. Osinga, WL Williams, JR Callingham, F. de Gasperin, A. Botteon, T. Shimwell, F. Sweijen, J. de Jong, LF Jansen, GK Miley, G. Brunetti, M. Brüggen en HJA Röttgering. In: Natuur Astronomie6 mei 2024. (origineel | voordruk (pdf))

Links ziet u een afbeelding van een stukje hemel, waargenomen met de beste kalibratietechniek tot nu toe. Rechts zie je hetzelfde stukje lucht met de nieuwe techniek. Er zijn meer details zichtbaar en wat ooit grote, wazige vlekken waren, verschijnen nu als enkele stippen. (c) LOFAR/Groeneveld et al. (hoge resolutie)