Een internationaal team van astronomen heeft voor het eerst de kracht van 64 radiotelescoopschotels gecombineerd om de vage handtekeningen van neutraal waterstofgas over kosmologische schalen te detecteren.

De prestatie werd bereikt met behulp van de in Zuid-Afrika gebaseerde MeerKAT-telescoop, een voorloper van 's werelds grootste radio-observatorium, het SKA Observatorium (SKAO), dat het universum in ongekend detail zal onderzoeken.

Een primair doel van de SKAO is om de evolutie en inhoud van het universum te begrijpen, samen met de mechanismen die de versnellende uitdijing aandrijven. Een manier om dit te bereiken is door de structuur van het heelal op de grootste schalen te observeren. Op deze schalen kunnen hele sterrenstelsels worden beschouwd als afzonderlijke punten en analyse van hun distributie onthult aanwijzingen over de aard van zwaartekracht en mysterieuze verschijnselen zoals donkere materie en donkere energie.

Radiotelescopen zijn hiervoor een fantastisch instrument omdat ze straling kunnen detecteren met een golflengte van 21 cm die wordt gegenereerd door neutrale waterstof, het meest voorkomende element in het universum. Door 3D-kaarten van waterstof van miljoenen lichtjaren te analyseren, onderzoeken we de totale verdeling van materie in het universum.

De SKAO, waarvan het hoofdkantoor is gevestigd in Jodrell Bank, Cheshire, is momenteel in aanbouw. Er zijn echter al pathfinder-telescopen, zoals de 64-schotelarray MeerKAT, om het ontwerp te sturen. Gevestigd in de Karoo-woestijn en beheerd door het South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), zal MeerKAT uiteindelijk deel gaan uitmaken van de volledige SKAO.

MeerKAT en de SKAO zullen voornamelijk werken als interferometers, waarbij de reeks schotels wordt gecombineerd tot één gigantische telescoop die verre objecten met een hoge resolutie kan afbeelden. "De interferometer zal echter niet gevoelig genoeg zijn voor de grootste schalen die het meest interessant zijn voor kosmologen die het universum bestuderen", verklaarde de mede-hoofdauteur van het nieuwe onderzoeksartikel, Steven Cunnington. "Daarom gebruiken we de array in plaats daarvan als een verzameling van 64 individuele telescopen, waarmee ze de gigantische volumes hemel in kaart kunnen brengen die nodig zijn voor kosmologie."

De single-dish-modus is aangestuurd door een team van de Universiteit van de West-Kaap, met verschillende observaties die al zijn uitgevoerd met MeerKAT. Bij dit ambitieuze project zijn veel andere instellingen betrokken, verspreid over vier continenten. In het nieuwe onderzoek dat is vrijgegeven op arXiv en is ingediend voor publicatie, presenteert een team, waaronder de in Manchester gevestigde astronomen Cunnington, Laura Wolz en Keith Grainge, de allereerste kosmologische detectie met behulp van deze single-dish-techniek.

De nieuwe detectie is van een gedeeld clusterpatroon tussen MeerKAT's kaarten en melkwegposities bepaald door de optische Anglo-Australian Telescope. Aangezien bekend is dat deze sterrenstelsels de totale materie van het heelal volgen, toont de sterke statistische correlatie tussen de radiokaarten en de sterrenstelsels aan dat de MeerKAT-telescoop grootschalige kosmische structuur detecteert. Dit is de eerste keer dat een dergelijke detectie is gedaan met behulp van een multi-schotelarray die als individuele telescopen werkt. De volledige SKAO zal op deze techniek vertrouwen en dit markeert daarom een ​​belangrijke mijlpaal in de routekaart voor de kosmologiewetenschap met de SKAO.

"Deze detectie is gedaan met slechts een kleine hoeveelheid onderzoeksgegevens van piloten", onthulde Cunnington. "Het is bemoedigend om je voor te stellen wat er zal worden bereikt als MeerKAT steeds grotere waarnemingen blijft doen."

"Jarenlang heb ik gewerkt aan het voorspellen van de toekomstige capaciteit van de SKAO. Om nu een stadium te bereiken waarin we de tools ontwikkelen die we nodig hebben en hun succes aantonen met echte gegevens, is ongelooflijk opwindend. Dit is slechts het begin van wat we hopen zal een continue showcase zijn van resultaten die ons begrip van het universum vergroten." + Verder verkennen

Astronomen detecteren galactische ruimtelaser