26 mei 2020

DUPLLO opent een laagfrequent venster op het universum

DUPLLO opent een laagfrequent venster op het universum. Credit: ASTRON.

Een bedrag van € 3.450.000 binnen het programma Investeringen in NWO-groot is door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) aan ASTRON toegekend om DUPLLO te bouwen en in te zetten: de Digitale Upgrade voor Premier LOFAR Low-band Observing. DUPPLO zal de gevoeligheid en het ontdekkingsvermogen van de Low Frequency Array (LOFAR) aanzienlijk verbeteren bij de laagste radiofrequenties die zichtbaar zijn vanaf de aarde. Door dit te doen, zal het diepe waarnemingen van een onontgonnen gebied in het heelal mogelijk maken.

Astronomie bestudeert elektromagnetische straling van kosmische bronnen. Verschillende frequenties van het spectrum – van laag-energetische radiogolven, zoals waargenomen met LOFAR, tot energierijke gammastralen – bieden een schat aan informatie over het universum en zijn bestanddelen, inclusief diagnostiek van diverse fysieke processen. LOFAR opent een van de laatste onontdekte gebieden van het spectrum – zeer lage radiofrequenties.

De LOFAR high-band antennes (HBA: 110-240 MHz) maken het mogelijk om hemelopnamen te maken met een zeer hoge gevoeligheid en resolutie. Dit heeft onder andere geleid tot nieuwe inzichten in: de samenstelling van kosmische stralen, de elektrodynamica van pulsars, de energetica van sterrenstelsels en de eigenschappen van het interstellaire medium in onze Melkweg. De LOFAR-gemeenschap heeft de innovatieve technieken ontwikkeld die nodig zijn om alle gegevens te kalibreren, rekening houdend met verstoringen van de ionosfeer van de aarde. Nu zijn ze klaar voor de volgende uitdaging en kans: het toepassen van deze expertise om de hardware en software te ontwikkelen die nodig is om LOFAR voor lagere frequenties te gebruiken en daarbij de volledige wetenschappelijke belofte van de LOFAR low-band antennes (LBA: 10-90 MHz) optimaal te benutten.

DUPLLO is een belangrijke upgrade van LOFAR die baanbrekend astrofysisch onderzoek mogelijk maakt met behulp van de absoluut laagste radiofrequenties die zichtbaar zijn vanaf de aarde. Een verbeterd verzamelgebied en kalibratie zal de LBA-beeldgevoeligheid van LOFAR met een factor van ongeveer 5 verhogen, terwijl tegelijkertijd lagere frequenties (<50 MHz) worden bereikt en de beeldgetrouwheid wordt gemaximaliseerd. Dit wordt bereikt door

  1. verdubbeling van het aantal actieve LBA antennes,
  2. installatie van een gecentraliseerd klokkendistributiesysteem met hoge precisie, en
  3. gezamenlijke LBA- en HBA-antennegegevens te gebruiken voor het nauwkeurig modelleren en verwijderen van ionosferische storingen, die het sterkst zijn bij lage frequenties. Dit vereist de ontwikkeling van aanzienlijk meer geavanceerde kalibratietechnieken en een belangrijke hardwareverbetering van de LOFAR-stationelektronica.

Een overzicht van hoe DUPLLO de LOFAR-telescoop aanzienlijk verbetert. DUPLLO verdrievoudigt de verwerkingskracht van de LOFAR-stations, waardoor alle antennes tijdens observaties tegelijk kunnen worden gebruikt. DUPLLO biedt ook een zeer nauwkeurig kloksignaal dat alle stations zeer synchroon houdt. Samen met geavanceerde kalibratie-algoritmen om te corrigeren voor vervormingen veroorzaakt door de ionosfeer van de aarde, verhoogt de DUPLLO-upgrade de gevoeligheid van LOFAR voor ultra-lage frequentie radiogolven met een factor van ongeveer 5. Dit opent een reeks spannende wetenschappelijke mogelijkheden in onderzoek, van ons eigen zonnestelsel tot de vroege stadia van het universum. Credit: ASTRON.

“Dankzij de DUPLLO-upgrade, zal LOFAR ons het beste beeld van het heelal ooit kunnen geven van de radiogolven met de laagste frequentie die we vanaf de aarde kunnen waarnemen. Dit zal antwoorden opleveren op veel van de huidige open vragen in de astronomie. Maar wat mij het meest aanspreekt, zijn de uitstekende vooruitzichten dat LOFAR iets geheel nieuws en onverwachts zal ontdekken”, zegt DUPLLO Project Scientist dr. Jason Hessels.

Het nieuwe systeem is ontworpen om een breed scala aan fundamenteel wetenschappelijk onderzoek te doen, naar onder andere:

  • De vorming en evolutie van de vroegste grote sterrenstelsels, zwarte gaten en protoclusters en hun invloed in het vormgeven van het universum.
  • De aard van melkwegclusters en de steep-spectrum radiobronnen die ze hosten, inclusief de invloed van magnetische velden, schokken en turbulentie. Deze sonderen de meest energetische processen sinds de oerknal.
  • Het Melkwegstelsel, inclusief de topologie van het magnetisch veld, `ontbrekende’ supernova-resten en ultra-steep-spectrum radio-pulsars die kunnen worden gebruikt om de fysica van ultra-dichte materie te onderzoeken.
  • De magnetosferische eigenschappen van exoplaneten, door super-Jupiters te detecteren, en de potentiële leefbaarheid van planetaire systemen in een baan om magnetisch actieve gaststerren.
  • De samenstelling van hoogenergetische kosmische stralen.
  • De structuur en dynamiek van de ionosfeer van de aarde.
  • De ontdekking van nieuwe soorten radiobronnen die voornamelijk op de laagste frequenties uitstralen.

Download de DUPLLO Factsheet hier. Bron: ASTRON.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.