LOFAR DR3-survey detecteert 13,7 miljoen radiobronnen

Een internationaal team van astronomen dat gebruikmaakt van de Low Frequency Array (LOFAR) heeft de meest gedetailleerde laagfrequente radiokaart van de hemel ooit geproduceerd, waarbij een recordaantal van 13,7 miljoen kosmische radiobronnen is geïdentificeerd. De LOFAR Two-metre Sky Survey Data Release 3 (LoTSS-DR3), gepubliceerd op 23 februari 2026, biedt een ongekende inventarisatie van actief groeiende superzware zwarte gaten in het hele waarneembare heelal. Deze monumentale prestatie, geleid door Timothy Shimwell van ASTRON en de Universiteit Leiden, vertegenwoordigt meer dan tien jaar aan observaties en gegevensverwerking en biedt een opvallend ander perspectief op de kosmos in vergelijking met traditionele optische telescopen.

Hoeveel radiobronnen zijn er gedetecteerd in de LOFAR DR3-survey?

De LOFAR DR3-survey detecteerde ongeveer 13,7 miljoen kosmische radiobronnen, waarbij specifiek 13.664.379 afzonderlijke objecten uit Stokes-mozaïeken met een hoge resolutie zijn gecatalogiseerd. Deze data-release geldt als de meest uitgebreide laagfrequente survey tot nu toe, die een groot deel van de noordelijke hemel beslaat en miljoenen superzware zwarte gaten en stervormende sterrenstelsels onthult die voorheen onzichtbaar waren voor minder gevoelige instrumenten.

De schaal van deze survey is het resultaat van een enorm gedistribueerd netwerk bestaande uit 38 Nederlandse LOFAR-stations and 14 internationale stations verspreid over Europa, waaronder het Verenigd Koninkrijk, Duitsland, Frankrijk en Italië. Door gebruik te maken van een basislijn die zich uitstrekt over bijna 2.000 kilometer, bereikt de array een resolutie en gevoeligheid die alle eerdere inspanningen in de laagfrequente radioastronomie overtreft. Dit stelt onderzoekers in staat om onderscheid te maken tussen individuele jets van zwarte gaten en diffuse emissies van verre clusters van sterrenstelsels, wat een hoogwaardige routekaart van het hoogenergetische universum oplevert.

Wat zijn 'actief groeiende' zwarte gaten in de context van LOFAR?

In de context van LOFAR zijn 'actief groeiende' zwarte gaten superzware entiteiten die momenteel materie aan het accreteren zijn, een proces dat de lancering van krachtige relativistische jets in gang zet. Deze jets versnellen deeltjes tot bijna de lichtsnelheid, waardoor ze door magnetische velden spiralen en laagfrequente radiogolven uitzenden die LOFAR over miljoenen lichtjaren aan intergalactische ruimte kan detecteren.

Volgens Martin Hardcastle van de Universiteit van Hertfordshire stellen deze radiokaarten wetenschappers in staat om zwarte gaten in verschillende evolutionaire stadia te observeren. In tegenstelling tot optisch licht, dat kan worden geblokkeerd door kosmisch stof, dringen radiogolven door deze barrières heen, waardoor de interactie tussen het zwarte gat en zijn moederstelsel zichtbaar wordt. De survey heeft een grote verscheidenheid aan systemen geïdentificeerd, variërend van jonge, compacte bronnen tot oude radiostelsels waarvan de emitterende structuren zijn uitgegroeid tot gigantische proporties, wat ons begrip van hoe deze kosmische reuzen hun omgeving beïnvloeden, herziet.

Waarom is de LOFAR-radiosurvey van de hemel belangrijk voor het begrijpen van het universum?

De LOFAR-radiosurvey van de hemel is cruciaal omdat deze de energiestroom door het universum in kaart brengt door relativistische deeltjes en magnetische velden in de verre ruimte te lokaliseren. Door 88% van de noordelijke hemel vast te leggen op frequenties tussen 120-168 MHz, onthult de survey ongrijpbare verschijnselen zoals botsende clusters van sterrenstelsels, zwakke supernovarestanten en de magnetische interacties tussen exoplaneten en hun moedersterren.

Studies naar clusters van sterrenstelsels hebben in het bijzonder geprofiteerd van de LoTSS-DR3-gegevens. Andrea Botteon van INAF in Bologna meldt dat de kaarten gigantische schokgolven en turbulentie hebben blootgelegd die deeltjesversnelling aandrijven in gebieden die miljoenen lichtjaren beslaan. Deze bevindingen suggereren dat dergelijke hoogenergetische processen veel vaker voorkomen dan voorheen werd getheoretiseerd. Door een uniforme en diepe survey te bieden, stelt LOFAR astronomen in staat om de eigenschappen van individuele superzware zwarte gaten te koppelen aan de grootschalige structuren van het kosmische web, wat een holistisch beeld geeft van de kosmische evolutie.

Het overwinnen van atmosferische en computationele uitdagingen

Wetenschappelijke vooruitgang van deze omvang vereiste aanzienlijke technologische doorbraken om de verstorende effecten van de ionosfeer van de aarde te beperken. Deze elektrisch geladen laag van de bovenste atmosfeer werkt als een matte lens voor laagfrequente radiogolven, waardoor binnenkomende signalen worden afgebogen en vervaagd. Algoritmespecialist Cyril Tasse van het Observatorium van Parijs heeft jarenlang gewerkt aan het verfijnen van kalibratie- en beeldtechnieken om de scherpe, stabiele beelden te leveren die in de huidige release te zien zijn. Deze nieuwe softwarepijplijnen stellen de telescoop in staat om een hoge hoekresolutie te behouden over grote delen van de hemel, waardoor zelfs het meest verre zwarte gat scherp in beeld blijft.

De enorme hoeveelheid gegevens die door de array werd gegenereerd, vormde een tweede, even ontmoedigende uitdaging voor de internationale samenwerking. Alexander Drabent van de Thüringse Staatssterrenwacht merkte op dat het project 18,6 petabyte aan ruwe data heeft verwerkt, wat meer dan 20 miljoen core-uren aan computertijd vereiste. Deze inspanning omvatte het extraheren van 13.000 uur aan observaties uit archieven en het verdelen van de computationele werklast over meerdere hoogwaardige faciliteiten. Een dergelijke prestatie was alleen mogelijk via het LOFAR European Research Infrastructure Consortium (ERIC), waarin middelen van tien verschillende landen worden gebundeld.

Implicaties voor de toekomst van de radioastronomie

De release van LoTSS-DR3 markeert een overgangspunt voor de astrofysica en legt de basis voor nog gevoeligere toekomstige surveys. De samenwerking maakt al de overstap naar de LOFAR 2.0-upgrade, die naar verwachting de surveysnelheid zal verdubbelen en de resolutie aanzienlijk zal verbeteren. Deze upgrade zal het mogelijk maken om bestaande gegevens met nog meer detail te herverwerken, wat potentieel de interne structuren van jets van zwarte gaten en de vroegste stadia van de vorming van sterrenstelsels in het jonge universum zal onthullen.

Wendy Williams, een wetenschapper bij het Square Kilometre Array Observatory (SKAO), benadrukt dat deze data-release een mijlpaal is die zal dienen als routekaart voor de volgende generatie telescopen. Wanneer de SKA in de komende jaren operationeel wordt, zullen de inzichten uit de LOFAR-inventarisatie van zwarte gaten essentieel zijn voor het kalibreren van nog diepere verkenningen in de geschiedenis van de kosmos. Voor nu blijven de 13,7 miljoen bronnen die in deze survey zijn geïdentificeerd de primaire dataset voor astronomen die de energetische krachten willen begrijpen die ons universum gedurende miljarden jaren hebben gevormd.

• Data Release: LOFAR Two-metre Sky Survey Data Release 3 (LoTSS-DR3)
• Totaal aantal bronnen: 13.664.379 radio-emitterende entiteiten
• Verwerkingsbelasting: 18,6 petabyte over meer dan 20 miljoen core-uren
• Leidende instituten: ASTRON, Universiteit Leiden, Universiteit van Hertfordshire, INAF, Observatorium van Parijs
• Belangrijkste ontdekkingen: Jets van superzware zwarte gaten, schokgolven in clusters van sterrenstelsels en radiosignaturen van exoplaneten