超敏感的深场无线电图像揭示了早期宇宙中成千上万的造星星系

一个国际天文学家小组利用国际低频阵列射电望远镜(LOFAR)发表了迄今为止在低无线电频率下拍摄的最敏感的宇宙图像。通过反复观测相同的天空区域，并将数据合并成一张曝光时间很长的图像，该小组在宇宙最遥远的地方的数万个星系中检测到了作为超新星爆炸的恒星发出的微弱的无线电光芒。科学杂志《天文学与天体物理学》的一个特刊专门刊登了14篇研究论文，描述了这些图像和首批科学成果。

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宇宙恒星的形成

领导这次深度调查的英国爱丁堡大学银河系外天体物理学教授Philip Best解释说：“当我们用射电望远镜观察天空时，我们看到的最亮的天体是由星系中心的巨大黑洞产生的。然而，我们的图像是如此之深，其中的大多数天体是像我们自己的银河系一样的星系，它们发出微弱的无线电波，追踪它们正在进行的恒星形成。”

“LOFAR的高灵敏度和我们的调查所覆盖的广阔天空--大约是满月的300倍--相结合，使我们能够探测到数以万计的像银河系一样的星系，远在遥远的宇宙中。来自这些星系的光线经过数十亿年的旅行才到达地球；这意味着我们看到的是数十亿年前的星系，那时它们正在形成大部分的恒星。”

INAF Bologna （意大利）的Isabella Prandoni补充说：“恒星的形成通常被尘埃所笼罩，当我们用光学望远镜观察时，它掩盖了我们的视野。但是无线电波可以穿透尘埃，所以通过LOFAR，我们可以获得其星体形成的完整图像。深入的LOFAR图像使得一个星系的无线电发射和它形成恒星的速度之间有了新的关系，并且对年轻宇宙中正在形成的新恒星的数量有了更精确的测量。”

这套杰出的数据集促成了一系列额外的科学研究，从大质量黑洞产生的壮观的射电射流的性质，到巨大的星系团的碰撞产生的射电射流。它也带来了意想不到的结果。例如，通过比较重复的观测结果，研究人员搜索了射电亮度变化的天体。这导致了对红矮星CR Draconis的探测。莱顿大学和ASTRON（荷兰）的Joe Callingham指出：“CR Draconis显示出与来自木星的射电发射非常相似的爆发，可能是由该恒星与以前未知的行星的相互作用驱动的，或者是因为该恒星正在极快地旋转。”

巨大的计算挑战

LOFAR并不直接产生天空的地图；相反，来自7万多根天线的信号必须被结合起来。为了制作这些深层图片，超过4PB的原始数据--相当于大约一百万张DVD--被拍摄和处理。"来自巴黎天文台、PSL大学（法国）的Cyril Tasse说：“我们宇宙的深层无线电图像被分散地隐藏起来，深藏在LOFAR所观测到的大量数据中。最近的数学进步使我们有可能利用大型计算机集群来提取这些数据。”

多波长的数据

在提取科学知识方面，同样重要的是将这些无线电图像与在其他波长获得的数据进行比较。Philip Best解释说：“我们选择的天空部分是北方天空中研究得最好的。这使得研究小组能够为LOFAR探测到的星系收集光学、近红外、远红外和亚毫米的数据，这对于解释LOFAR的结果至关重要。”

LOFAR

LOFAR是世界上同类型的领先望远镜。它由荷兰射电天文研究所ASTRON操作，并由9个欧洲国家合作协调。法国、德国、爱尔兰、意大利、拉脱维亚、荷兰、波兰、瑞典和英国。在其"高波段"配置中，LOFAR在大约150MHz的频率上进行观测--介于FM和DAB无线电波段之间。莱顿大学的Huub Röttgering说：“LOFAR的独特之处在于它能够在一米长的天空中制作高质量的图像，”他正在领导LOFAR的整体调查。“这些深场图像是对其能力的证明，也是未来发现的宝库。”

这些发布的论文可以在《天文学与天体物理学》网站上找到。

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