กล้องโทรทรรศน์แบบออพติคัลและการมองเห็นของมนุษย์โดยปราศจากความช่วยเหลือใช้เฉพาะส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นช่องแคบๆ ภายในช่วงกว้าง มุมมองแบบออพติคอลของท้องฟ้ายามค่ำคืนนี้แสดงให้เห็นดวงดาวที่คุ้นเคยของทางช้างเผือก และความมืดที่ฝุ่นบดบังการมองเห็นระนาบดาราจักรของเรา แต่ความยาวคลื่นวิทยุของ GLEAM แสดงให้เห็นสิ่งที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ด้วย GLEAM เราเห็นว่าทางช้างเผือกสว่างไสวด้วยรังสีซินโครตรอน
ซึ่งถูกปล่อยออกมาจากอิเล็กตรอนพลังงานสูงที่หมุนวนรอบสนามแม่
เหล็กซึ่งครอบคลุมพื้นที่หลายพันปีแสง สีที่เราเห็นใน GLEAM นั้นไม่ผิดเพี้ยน สีแดงหมายถึงความถี่วิทยุต่ำสุด (รอบๆ ย่านความถี่ FM ของวิทยุในรถยนต์ของคุณ) สีน้ำเงินหมายถึงความถี่วิทยุสูงสุด (รอบๆ สัญญาณดิจิตอลที่ทีวีของคุณได้รับ) และสีเขียวหมายถึงความถี่ระหว่างนั้น
มุมมองสีแบบคลื่นวิทยุนี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์เห็นกระบวนการทางกายภาพประเภทต่างๆ ที่เกิดขึ้นในจักรวาลของเรา
ตัวอย่างเช่น ในระนาบดาราจักร พื้นที่ของพลาสมาไอออนรอบดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดจะสว่างกว่าที่ความถี่สูงและหรี่ลงที่ความถี่ต่ำ สิ่งเหล่านี้แสดงเป็นสีน้ำเงินตรงกันข้ามกับการเรืองแสงซินโครตรอนสีแดงที่แพร่หลาย
นอกจากนี้ ทางช้างเผือกยังมองเห็นลักษณะต่างๆ เช่นฟองสบู่ ซึ่งเป็นจุดที่มีการระเบิดของซูเปอร์โนวาในสมัยโบราณ นี่คือจุดที่ดาวฤกษ์มวลสูงหมดเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ระเบิดและระเบิดออกสู่ภายนอก ทำให้เกิดเปลือกของพลาสมาที่แผ่รังสีขยายออกไปสู่อวกาศ
ในอดีต นักดาราศาสตร์พบเศษของซูเปอร์โนวาเหล่านี้น้อยกว่าที่จำเป็นมากเมื่อเทียบกับอิเล็กตรอนพลังงานสูงที่สร้างแสงซินโครตรอนในดาราจักร โชคดีที่ GLEAM เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจจับเศษซากที่หายไปเหล่านี้ และไขปริศนาเกี่ยวกับจักรวาล
ทางช้างเผือกเมื่อมองจากแสงที่ตามองเห็นจากทางด้านซ้ายผ่านไปยังแสงวิทยุที่ส่องโดย GLEAM ทางด้านขวา Natasha Hurley-Walker / Curtin University ศูนย์วิจัยดาราศาสตร์วิทยุนานาชาติ
ในภาพด้านบน ไฮไลท์ที่แทรกแสดงซากคล้ายเปลือกของซุปเปอร์โนวาโบราณ (กล่องสีน้ำเงิน) บริเวณที่มีไอออนรอบๆ ดาวสว่าง (กล่องสีส้ม) และไอพ่นวิทยุที่มาจากกาแล็กซีเซนทอรัสที่อยู่ใกล้เคียง
(กล่องสีม่วง) คุณลักษณะทั้งหมดนี้ตรวจไม่พบในแสงที่มองเห็นได้
ใกล้ด้านล่างขวาของภาพคือเมฆแมกเจลแลนใหญ่ กาแล็กซีเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของเรา ซึ่งส่องแสงด้วยแสงวิทยุซินโครตรอน เหมือนกับระนาบของทางช้างเผือกของเรา
แต่ไม่ใช่แค่กาแลคซีของเราเท่านั้นที่การสำรวจครั้งนี้ฉายแสงใหม่ กระจายอยู่ทั่วท้องฟ้าเป็นจุดเล็ก ๆ นับแสน สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ดวงดาว แต่เป็นกาแลคซีวิทยุ ที่อยู่ห่าง ไกล
พวกมันเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่แกนกลางของกาแลคซีที่อยู่ห่างออกไปนับล้านถึงพันล้านปีแสง หลุมดำสะสมสสาร ทำลายดวงดาว และสนามแม่เหล็กแรงสูงของพวกมันเปลี่ยนสสารที่เข้ามาให้กลายเป็นเจ็ตพลาสมาขนาดใหญ่ พุ่งขึ้นสู่อวกาศด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง
มันคือพลาสมานี้เองที่ GLEAM ตรวจพบ และอีกครั้ง สีวิทยุจะบอกนักดาราศาสตร์ว่าไอพ่นยังเด็กและเพิ่งเริ่ม (สีน้ำเงิน) หรือแก่และกำลังจะตาย (สีแดง)
มุมมองที่ท้าทาย
กว่าจะมาถึงจุดนี้ได้ไม่ง่ายเลย ต้องสร้าง Murchison Widefield Array มากกว่า 300 กม. จากเมือง Geraldton ที่ใกล้ที่สุด เพื่อให้แน่ใจว่ามีสภาพแวดล้อมที่เงียบสงบ
อาร์เรย์ประกอบด้วยเสาอากาศวิทยุหลายพันเสา คล้ายกับเสาอากาศทีวีและค่อนข้างคล้ายกับกองทัพแมงมุมกล สิ่งเหล่านี้จะสังเกตคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ ตั้งแต่ปลายสุดของ FM (72MHz) จนถึงปลายสูงสุดของย่านความถี่ทีวีดิจิทัล (300MHz)
เพื่อสร้างการสำรวจ ทีมนักดาราศาสตร์ 20 คนทั่วออสเตรเลียและนิวซีแลนด์ได้ถักทอภาพท้องฟ้ามากกว่า 45,000 ภาพอย่างระมัดระวัง ประดิษฐ์อัลกอริทึมใหม่ทุกครั้งเพื่อจัดการกับความท้าทายที่ไม่เหมือนใครของข้อมูลเหล่านี้
ตัวอย่างเช่น ในขณะที่ขอบเขตการมองเห็นที่กว้างของ MWA ทำให้การสำรวจท้องฟ้าทั้งหมดเป็นไปได้ แต่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์จะบิดเบือนสัญญาณของการสังเกตทุกครั้ง บางครั้งสร้างหลอดพลาสมาขนาดยักษ์ที่ทำให้กลางคืนใช้งานไม่ได้
ในขณะที่การครอบคลุมความถี่ที่กว้างทำให้นักดาราศาสตร์ได้รับเหมืองทองทางวิทยาศาสตร์ มันยังทำให้การค้นหาและการวิเคราะห์แหล่งที่มาทำได้ยากขึ้นอีกด้วย และแน่นอนว่าการสำรวจบนท้องฟ้านั้นไม่ใช่เรื่องเล็ก – ข้อมูลเกือบครึ่งเพตะไบต์และเวลาที่ใช้ CPU หลายล้านชั่วโมงในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ล้ำสมัยได้ถูกนำมาใช้
การเปิดตัวข้อมูลครั้งแรกได้รับการเผยแพร่ในประกาศรายเดือนของ Royal Astronomical Society ในสัปดาห์นี้ ประกอบด้วยแค็ตตาล็อกของดาราจักรวิทยุมากกว่า 300,000 รายการและรูปภาพที่ครอบคลุมพื้นที่ 25,000 ตารางองศา ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถเข้าถึงได้โดยเสรีทั่วโลก
ยังมีสิ่งมหัศจรรย์ทางดาราศาสตร์อีกมากมายที่แฝงอยู่ในภาพ เช่น การชนกันระหว่างกระจุกกาแลคซี ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดบางส่วนในจักรวาล ไปจนถึงแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุชั่วคราวลึกลับ และการค้นพบโดยบังเอิญซึ่งต้องใช้สายตามากมายในการค้นหาข้อมูล
จุดเริ่มต้นที่ดีในการเริ่มมองหาคือGLEAM-o-scopeซึ่งเป็นโปรแกรมดูแบบโต้ตอบที่ใช้งานง่ายซึ่งช่วยให้ทุกคนในโลกสามารถมองเห็นท้องฟ้าได้ด้วยตาวิทยุ
