Astronomen verbinden 64 Teleskope, um die Struktur des Universums zu beobachten

Ein internationales Team von Astronomen hat zum ersten Mal die Leistung von 64 Radioteleskopschüsseln kombiniert, um schwache Signale von neutralem Wasserstoffgas über kosmische Skalen zu erfassen.

Das Kunststück wurde mit dem in Südafrika ansässigen MeerKAT-Teleskop erreicht, einem Vorläufer des weltgrößten Radioobservatoriums, dem SKA Observatory (SKAO), das das Universum in beispielloser Detailgenauigkeit untersuchen wird.

Das Hauptziel von SKAO ist es, die Entwicklung und den Inhalt des Universums sowie die Mechanismen zu verstehen, die seine beschleunigte Expansion vorantreiben. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, die Struktur des Universums in den größten Maßstäben zu beobachten. Auf diesen Skalen können ganze Galaxien als einzelne Punkte betrachtet werden, und die Analyse ihrer Verteilung enthüllt Hinweise auf die Natur der Schwerkraft und mysteriöse Phänomene wie z Dunkle Materie und dunkle Energie.

Radioteleskope sind dafür ein großartiges Werkzeug, da sie Strahlung mit einer Wellenlänge von 21 cm nachweisen können, die durch verursacht wird neutraler Wasserstoff, das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Durch die Analyse von 3D-Karten von Wasserstoff, die sich über Millionen von Lichtjahren erstrecken, untersuchen wir die Gesamtverteilung der Materie im Universum.

SKAO mit Hauptsitz in Jodrell Bank, Cheshire, befindet sich derzeit im Aufbau. Es gibt jedoch bereits Pathfinder-Teleskope wie das MeerKAT Array 64, um ihr Design zu leiten. Meerkat hat seinen Hauptsitz in der Karoo-Wüste und wird vom South African Radio Astronomy Observatory (Sarao) betrieben. Meerkat wird schließlich Teil des gesamten SKAO werden.

MeerKAT und SKAO werden im Wesentlichen als Interferometer fungieren und die Parabolschüssel zu einem einzigen riesigen Teleskop kombinieren, das entfernte Objekte mit hoher Auflösung abbilden kann. „Allerdings wird das Interferometer für Kosmologen, die das Universum studieren, nicht empfindlich genug für die größten und aufregendsten Skalen sein“, erklärte Stephen Cannington, Co-Hauptautor der neuen Forschungsarbeit. „Stattdessen verwenden wir das Array als eine Gruppe von 64 einzelnen Teleskopen, die es ihnen ermöglichen, die für die Kosmologie erforderlichen gigantischen Himmelsvolumina zu kartieren.“

Die Single-Dish-Betriebsmethode wurde von einem Team der University of the Western Cape angeregt, wobei bereits mehrere Beobachtungen mit MeerKAT gemacht wurden. Dieses ehrgeizige Projekt umfasst viele andere Institutionen auf vier Kontinenten. In einer neuen Forschungsarbeit, die von arXiv veröffentlicht und zur Veröffentlichung eingereicht wurde, machte ein Team, dem Astronomen aus Manchester Cannington, Laura Walls und Keith Gring angehörten, die allererste kosmische Entdeckung mit der Single-Dish-Technologie.

Die neue Entdeckung ist ein gemeinsames Aggregationsmuster zwischen MeerKAT-Karten und den Standorten von Galaxien, die vom Anglo-Australian Optical Telescope bestimmt wurden. Da bekannt ist, dass diese Galaxien die gesamte Materie des Universums verfolgen, zeigt die starke statistische Korrelation zwischen Radiokarten und Galaxien, dass das MeerKAT-Teleskop eine großräumige kosmische Struktur erkennt. Dies ist das erste Mal, dass diese Entdeckung unter Verwendung eines Mehrplatten-Arrays gemacht wurde, das als einzelne Teleskope fungiert. Das gesamte SKAO wird sich auf diese Technologie verlassen, und somit stellt dies einen wichtigen Meilenstein in der Roadmap für den Stand der Kosmologie mit SKAO dar.

„Diese Entdeckung wurde mit nur einer kleinen Menge von Daten aus Pilotuntersuchungen gemacht“, enthüllte Cunnington. „Es ist ermutigend, sich vorzustellen, was erreicht werden wird, wenn MeerKAT weiterhin immer umfangreichere Beobachtungen macht.“

„Ich habe viele Jahre daran gearbeitet, die zukünftige Leistungsfähigkeit von SKAO vorherzusagen. Jetzt an einen Punkt zu kommen, an dem wir die benötigten Tools entwickeln und ihren Erfolg mit echten Daten demonstrieren, ist sehr aufregend. Und dies ist nur der Anfang dessen, was wir uns erhoffen.“ eine fortlaufende Demonstration von Ergebnissen sein, die unser Verständnis von verbessern Universum. “