Un team internazionale di astronomi che utilizza il Low Frequency Array (LOFAR) ha pubblicato la mappa radio del cielo a bassa frequenza più dettagliata mai prodotta, identificando un numero record di 13,7 milioni di radiosorgenti cosmiche. Pubblicata il 23 febbraio 2026, la LOFAR Two-metre Sky Survey Data Release 3 (LoTSS-DR3) fornisce un censimento senza precedenti dei buchi neri supermassicci in fase di accrescimento attivo in tutto l'universo osservabile. Questo traguardo monumentale, guidato da Timothy Shimwell di ASTRON e della Leiden University, rappresenta oltre un decennio di osservazioni ed elaborazione dati, offrendo una prospettiva del cosmo sorprendentemente diversa rispetto ai tradizionali telescopi ottici.
Quante radiosorgenti sono state rilevate nella survey LOFAR DR3?
La survey LOFAR DR3 ha rilevato circa 13,7 milioni di radiosorgenti cosmiche, catalogando nello specifico 13.664.379 oggetti distinti da mosaici di Stokes ad alta risoluzione. Questo rilascio di dati costituisce la mappatura a bassa frequenza più completa fino ad oggi, coprendo una vasta porzione del cielo settentrionale e rivelando milioni di buchi neri supermassicci e galassie a formazione stellare che erano precedentemente invisibili a strumenti meno sensibili.
La portata di questa survey è il risultato di una massiccia rete distribuita composta da 38 stazioni LOFAR olandesi e 14 stazioni internazionali sparse in tutta Europa, inclusi Regno Unito, Germania, Francia e Italia. Utilizzando una linea di base che si estende per quasi 2.000 chilometri, l'array raggiunge una risoluzione e una sensibilità che superano tutti i precedenti sforzi nell'astronomia radio a bassa frequenza. Ciò consente ai ricercatori di distinguere tra i singoli getti dei buchi neri e le emissioni diffuse provenienti da lontani ammassi di galassie, fornendo una mappa ad alta fedeltà dell'universo ad alta energia.
Cosa sono i buchi neri "in fase di accrescimento attivo" nel contesto di LOFAR?
Nel contesto di LOFAR, i buchi neri "in fase di accrescimento attivo" sono entità supermassicce che stanno attualmente accumulando materia, un processo che innesca il lancio di potenti getti relativistici. Questi getti accelerano le particelle a velocità prossime a quella della luce, facendole spiraleggiare attraverso i campi magnetici ed emettere onde radio a bassa frequenza che LOFAR può rilevare attraverso milioni di anni luce di spazio intergalattico.
Secondo Martin Hardcastle della University of Hertfordshire, queste mappe radio consentono agli scienziati di osservare i buchi neri in varie fasi evolutive. A differenza della luce ottica, che può essere oscurata dalla polvere cosmica, le onde radio attraversano queste barriere, rivelando l'interazione tra il buco nero e la sua galassia ospite. La survey ha identificato una vasta varietà di sistemi, che vanno da sorgenti giovani e compatte ad antiche radiogalassie le cui strutture emittenti si sono espanse fino a proporzioni gigantesche, rimodellando la nostra comprensione di come questi giganti cosmici influenzino i loro ambienti.
Perché la mappatura radio del cielo di LOFAR è importante per comprendere l'universo?
La survey radio del cielo di LOFAR è fondamentale perché traccia il flusso di energia attraverso l'universo mappando le particelle relativistiche e i campi magnetici nello spazio profondo. Catturando l'88% del cielo settentrionale a frequenze comprese tra 120 e 168 MHz, rivela fenomeni sfuggenti come ammassi di galassie in collisione, deboli resti di supernova e le interazioni magnetiche tra gli esopianeti e le loro stelle ospiti.
Gli studi sugli ammassi di galassie hanno beneficiato in modo particolare dei dati della LoTSS-DR3. Andrea Botteon dell'INAF di Bologna riferisce che le mappe hanno esposto urti giganti e turbolenze che guidano l'accelerazione delle particelle in regioni che si estendono per milioni di anni luce. Questi risultati suggeriscono che tali processi ad alta energia siano molto più comuni di quanto precedentemente teorizzato. Fornendo una mappatura uniforme e profonda, LOFAR consente agli astronomi di collegare le proprietà dei singoli buchi neri supermassicci alle strutture su larga scala della rete cosmica, offrendo una visione olistica dell'evoluzione cosmica.
Superare le sfide atmosferiche e computazionali
Un progresso scientifico di questa portata ha richiesto significativi passi avanti tecnologici per mitigare gli effetti distorcenti dell'ionosfera terrestre. Questo strato elettricamente carico dell'atmosfera superiore agisce come una lente smerigliata per le onde radio a bassa frequenza, deviando e sfocando i segnali in entrata. Lo specialista di algoritmi Cyril Tasse dell'Osservatorio di Parigi ha trascorso anni a perfezionare le tecniche di calibrazione e imaging per fornire le immagini nitide e stabili presenti nell'attuale rilascio. Queste nuove pipeline software consentono al telescopio di mantenere un'elevata risoluzione angolare su vaste aree del cielo, assicurando che anche il buco nero più distante rimanga a fuoco.
L'enorme volume di dati generati dall'array ha posto una seconda sfida, altrettanto ardua, per la collaborazione internazionale. Alexander Drabent dell'Osservatorio Statale della Turingia ha osservato che il progetto ha elaborato 18,6 petabyte di dati grezzi, richiedendo più di 20 milioni di core-ore di tempo di calcolo. Questo sforzo ha comportato l'estrazione di 13.000 ore di osservazioni dagli archivi e la distribuzione del carico di lavoro computazionale su più strutture ad alte prestazioni. Tale impresa è stata possibile solo grazie al LOFAR European Research Infrastructure Consortium (ERIC), che mette in comune le risorse di dieci nazioni diverse.
Implicazioni per il futuro della radioastronomia
Il rilascio della LoTSS-DR3 segna un punto di svolta per l'astrofisica, preparando il terreno per survey future ancora più sensibili. La collaborazione sta già passando all'aggiornamento LOFAR 2.0, che dovrebbe raddoppiare la velocità della survey e migliorare significativamente la risoluzione. Questo aggiornamento consentirà di rielaborare i dati esistenti con un dettaglio ancora maggiore, rivelando potenzialmente le strutture interne dei getti dei buchi neri e le prime fasi della formazione delle galassie nell'universo neonato.
Wendy Williams, scienziata presso lo Square Kilometre Array Observatory (SKAO), sottolinea che questo rilascio di dati è una pietra miliare che servirà da guida per la prossima generazione di telescopi. Quando l'SKA inizierà le operazioni nei prossimi anni, le conoscenze acquisite dal censimento dei buchi neri di LOFAR saranno essenziali per calibrare indagini ancora più profonde sulla storia del cosmo. Per ora, i 13,7 milioni di sorgenti identificate in questa survey rimangono il set di dati primario per gli astronomi che cercano di comprendere le forze energetiche che hanno modellato il nostro universo nel corso di miliardi di anni.
- Rilascio dei dati: LOFAR Two-metre Sky Survey Data Release 3 (LoTSS-DR3)
- Sorgenti totali: 13.664.379 entità che emettono onde radio
- Carico di elaborazione: 18,6 petabyte in oltre 20 milioni di core-ore
- Istituzioni capofila: ASTRON, Leiden University, University of Hertfordshire, INAF, Osservatorio di Parigi
- Scoperte chiave: Getti di buchi neri supermassicci, urti negli ammassi di galassie e segnali radio di esopianeti
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