Baanbrekende ontdekkingen over zwaartekrachtsgolven, zwarte gaten, kosmische straling, neutrino's en andere gebieden van geavanceerde astronomie kunnen binnenkort frequenter worden vanwege de convergentie van twee grote gemeenschappen van astronomen in een nieuw project.

Voorheen had Europa de afgelopen decennia twee grote samenwerkingsnetwerken voor astronomie op de grond, bekend als OPTICON en RadioNet. Deze waren gericht op het observeren van astronomische verschijnselen in afzonderlijke golflengtebereiken van het elektromagnetische spectrum - de eerste bij optische golflengten, in een deel van het spectrum dat zichtbaar licht omvat; en de laatste op langere radiogolflengten.

Nu verenigen deze twee domeinen van de astronomie zich in een project genaamd de OPTICON RadioNet Pilot (ORP), een consortium van astronomen uit 37 instellingen en 15 Europese landen, plus Australië en Zuid-Afrika.

Het initiatief, dat zichzelf 'het grootste astronomienetwerk van Europa' noemt, werd opgezet in het licht van de toenemende behoefte aan astronomen om een ​​scala aan vaardigheden in verschillende domeinen te hebben en complementaire technieken te gebruiken om fenomenen te begrijpen. Het brengt ook ongeveer 20 telescopen en telescooparrays samen die eigendom zijn van leden van het consortium, met als doel methoden en hulpmiddelen tussen de twee domeinen te harmoniseren en fysieke en virtuele toegang tot faciliteiten te openen.

'Sommige mensen zijn experts in beide domeinen, maar dit zijn verschillende gemeenschappen', zegt dr. Jean-Gabriel Cuby van het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek (CNRS) en de Universiteit van Aix-Marseille, en coördinator van het ORP-project. 'Ik ben opgeleid tot optisch astronoom, anderen zijn opgeleid tot radioastronomen. Nu moeten we ook golflengteneutrale astronomen opleiden.'

Hij legde uit dat hoe meer je kunt observeren over verschijnselen op verschillende golflengten, hoe meer een beeld je kunt bouwen. 'Bij astronomie met meerdere golflengten gaat het om observeren over het hele spectrale domein om zoveel mogelijk informatie te hebben', zei hij. 'Het licht dat we ontvangen in optische en radiogolflengten is afkomstig van verschillende fysieke processen; dus hoe meer we waarnemen in termen van golflengtedekking, hoe meer we leren over de fysieke processen.'

Dr. Cuby zei dat het doel is om het proces van het verkrijgen van telescooptijd te vergemakkelijken en te versnellen voor projecten waarvoor verschillende faciliteiten nodig zijn - wat een langdradig proces kan zijn - waardoor het voor mensen gemakkelijker wordt om ambitieuzere projecten te doen waarvoor voorheen enorme managementinspanningen nodig waren .

De telescoopfaciliteiten omvatten onder meer LOFAR, een trans-Europees laagfrequent radiotelescoopnetwerk in Nederland, en EVN, een netwerk van radiotelescopen dat zich voornamelijk in Europa en Azië bevindt, met extra antennes in Zuid-Afrika en Puerto Rico.

Multi-messenger leeftijd

Dr. Cuby ging in op hoe de behoefte groeit om harmonisatie tussen domeinen te bevorderen in het huidige tijdperk van de zogenaamde multi-messenger-astronomie. Dit omvat de observatie van verschillende 'messenger'-deeltjes - zoals zwaartekrachtsgolven, neutrino's en kosmische straling - die verschillende informatie over dezelfde bronnen kunnen onthullen, wat mogelijk een ongekend inzicht geeft in het universum en zijn oorsprong.

Harmonisatie is ook de sleutel voor astronomie in het tijdsdomein, die onderzoekt hoe astronomische gebeurtenissen in de tijd variëren. Gebeurtenissen die nu worden onderzocht, zijn vaak van voorbijgaande aard, met veel, zoals snelle radio-uitbarstingen, die slechts milliseconden duren. Het vastleggen van meerdere aspecten ervan vereist dus een snelle inzet van telescopen en faciliteiten, wat weer kan worden geholpen door samenwerking. 'Deze astronomie in het tijdsdomein zal de komende jaren exploderen', zei dr. Cuby. 'Dit is echt de gouden eeuw van de astronomie.'

Professor Gerry Gilmore, een kosmoloog aan de Universiteit van Cambridge die als wetenschappelijk coördinator voor OPTICON betrokken is bij ORP, werkte het verder uit. 'Dat is het soort wetenschap dat we nu doen, waarbij je iets ontdekt dat meestal zeer variabel is en heel vaak van voorbijgaande aard,' zei hij. 'Het is allemaal heel snel voorbij en je krijgt geen kans meer. Je wilt dan het hele scala aan potentiële mogelijkheden kunnen gebruiken om nu naar die specifieke plek aan de hemel te kijken.'

Voorheen, zei prof. Gilmore, was het vastleggen van een voorbijgaande gebeurtenis afhankelijk van een enorme hoeveelheid geluk bij het zoeken op de juiste plaats op het juiste moment, maar ORP biedt een kans om 'van plan te zijn geluk te hebben' door meer gerichte inspanningen tussen verschillende onderzoekers en opent de 'ontdekkingsruimte' in de astronomie.

'Zodra de technologie beschikbaar kwam om op zoek te gaan naar kortere en kortere tijdschaalgebeurtenissen, hey presto, ontdekten we dat ze er allemaal zijn - het universum zit vol met dingen. En het zijn de meest extreme dingen die het snelst gebeuren.'

Zwaartekrachtgolven

Veel van deze multi-messenger en tijddomein-astronomie staat nog in de kinderschoenen, maar wordt geopend door technologische vooruitgang en nieuwe implementaties van geavanceerde observatoria over de hele wereld.

Een opkomend gebied waarvan ORP hoopt dat het zal worden gestimuleerd door samenwerking, is dat van zwaartekrachtsgolven. Voor het eerst ontdekt in 2015, zijn dit rimpelingen in de ruimte-tijd die worden gevormd door enkele van de meest catastrofale gebeurtenissen in het universum, zoals de botsing van paren zwarte gaten.

In november kondigde een internationaal team van astronomen de detectie aan van een recordaantal zwaartekrachtsgolven, waarmee in de loop van ongeveer zes maanden 35 nieuwe waarnemingen werden toegevoegd om het totaal tot nu toe op 90 te brengen. De bevindingen zullen volgens hen bijdragen aan een beter begrip van de evolutie van het universum en van onderwerpen als het leven en de dood van sterren.

Met de gerelateerde studie met meer dan 1.600 auteurs uit alle hoeken van de wereld en het gebruik van ongeveer 100 instrumenten op de grond en in de ruimte, waaronder zichtbare, infrarood- en radiotelescopen, neutrino- en gammastralingsobservatoria en röntgeninstrumenten, is dit weerspiegelt de enorm uitgebreide samenwerking die plaatsvindt in de moderne astronomie.

Een van de auteurs, Dr. Sarp Akcay, een theoretisch fysicus aan het University College Dublin in Ierland die niet betrokken is bij ORP, zei dat het ORP-initiatief veelbelovend lijkt voor het inspireren van snellere ontdekkingen.

'Dit soort grootschalige samenwerking zal zeer nuttig zijn voor astronomie met zwaartekrachtgolven, en nog meer voor de zogenaamde multi-messenger-astronomie', zei hij. 'Met meer telescopen die zich aansluiten bij een wereldwijd netwerk, kunnen vervolgwaarnemingen in de toekomst sneller worden gedaan, wat bijdraagt ​​aan onze kennis van deze gebeurtenissen.'

Prof. Gilmore zei ondertussen dat hoewel de belangrijkste focus van ORP ligt op het inspireren van samenwerking in plaats van zelf specifiek onderzoek uit te voeren, een testcase voor het project het combineren van het zoeken naar zwarte gaten in de optische en radiogolflengten is om meer te weten te komen over hun aard, hoe vaak deze objecten precies voorkomen en of de theorieën erover correct zijn.

En omdat alleen al de Melkweg dacht miljoenen zwarte gaten te herbergen, die vaak worden gevormd door de dood van massieve sterren, valt er enorm veel te ontdekken. 'Er is een handvol van hen die in zeer bijzondere omstandigheden zijn waargenomen,' zei prof. Gilmore. 'We hebben dus het topje van de ijsberg gezien, maar we voorspellen dat het er enorm zijn.'

Langetermijnvisie

Hoewel het nog vroeg is voor ORP, dat in maart van start is gegaan, en de exacte manier waarop het zich ontwikkelt nog moet worden bekeken, hopen Dr. Cuby en zijn team dat de pilot later kan worden omgezet in een duurzaam langetermijnproject na de huidige geplande duur tot begin 2025. Het doel is ook om open toegang voor mensen over de hele wereld mogelijk te maken, waardoor de mogelijkheden voor betrokkenheid van voorheen ondervertegenwoordigde onderzoekers en landen worden vergroot.

Prof. Gilmore zei ondertussen dat de afzonderlijke gemeenschappen de laatste jaren steeds meer naar elkaar toe zijn gegroeid, terwijl de OPTICON- en RadioNet-projecten al vele jaren sterke samenwerkingsnetwerken hebben opgezet in hun individuele domeinen. 'De gemeenschap is de afgelopen decennia gestaag aan het veranderen', zei hij. 'Mensen vormen teams en gebruiken allerlei faciliteiten voor een bepaald wetenschappelijk onderwerp. Astronomie met meerdere golflengten is de realiteit van de manier waarop we het tegenwoordig doen.'

Met het ORP-project zei hij:'Nu zou het mogelijk moeten zijn voor een groep jonge, enthousiaste wetenschappers om gewoon hun leider te kiezen, ze schrijft het voorstel, en ping - off the team goes'.

Professor Anton Zensus, wetenschappelijk coördinator voor RadioNet in het ORP-project, is van mening dat het initiatief een 'cruciale stap' is in de vooruitgang op het gebied van astronomie die een veel rijker beeld van het universum mogelijk zal maken.

'Door gebruik te maken van meerdere frequenties kunnen we de geheimen van het universum beter begrijpen', zei hij. 'ORP zal een snelle reactie mogelijk maken op onverwachte en voorbijgaande astronomische fenomenen aan de hemel, zoals gammaflitsen. We streven naar een volledig beeld dat alle aspecten van fenomenen belicht.'

Dr. Zensus voegde eraan toe dat het samenbrengen van de radio- en optische gemeenschappen om astronomie te harmoniseren een 'cruciale stap is om het aantrekkelijk te maken voor gebruikers uit alle astronomische gemeenschappen' en om dit wetenschapsgebied ook voor niet-gespecialiseerde gebruikers open te stellen. 'Een multi-messenger-aanpak zal ons begrip van astronomische verschijnselen verdiepen en tegelijkertijd nieuwe vragen en benaderingen creëren', zei hij.

Het onderzoek in dit artikel is gefinancierd door de EU. Als je dit artikel leuk vond, overweeg dan om het op sociale media te delen.