Antenner för den australiensiska SKA Pathfinder (ASKAP) vid CSIROs Murchison Radio-astronomy Observatory i västra Australien. Kredit:CSIRO, Författare tillhandahålls
Radioastronomi genomgår ett stort uppsving, med ny teknik som samlar in data om objekt i vårt universum snabbare än astronomer kan analysera.
Men när dessa data väl har granskats kan det leda till några fantastiska nya upptäckter, som jag förklarar i min recension av tillståndet för radioastronomi, publiceras idag i Natur astronomi .
Under de närmaste åren, vi kommer att se universum i ett helt annat ljus, och vi kommer sannolikt att göra helt oväntade upptäckter.
Radioteleskop tittar på himlen med hjälp av radiovågor och ser främst strålar av elektroner som färdas med ljusets hastighet, drivs av supermassiva svarta hål. Det ger en helt annan vy än den vi ser när vi observerar en klar natthimmel med synligt ljus, som främst ser ljus från stjärnor.
Svarta hål hittades bara i science fiction innan radioastronomer upptäckte dem i kvasarer. Det verkar nu som att de flesta galaxer, inklusive vår egen Vintergatan, har ett supermassivt svart hål i mitten.
Från tidiga upptäckter
Radiovågor från rymden upptäcktes av amerikanen Karl Jansky på 1930-talet. Sedan dess, radioteleskop – som 64-metersskålen i Parkes, i New South Wales – ökade antalet kända radiokällor på himlen från en (år 1940) till några hundra tusen.
Sedan, runt millennieskiftet, fyra projekt drivna av ny teknik ökade plötsligt antalet kända radiokällor från några hundra tusen till cirka 2,5 miljoner. De var Westerbork Northern Sky Survey (WENSS, NRAO VLA Sky Survey (NVSS, Faint Images of the Radio Sky at Twenty-cm (FIRST and the Sydney University Molonglo Sky Survey (SUMSS i Nederländerna, USA och Australien.
Under nästan de följande två decennierna skedde ingen signifikant ökning av detta antal, eftersom ingen kunde förbättra nämnvärt vad de fyra projekten hade gjort.
Grafen visar två toppar i antalet radiokällor som upptäckts i större undersökningar under åren, från radioastronomins födelse till nästa generations undersökningar. Kredit:Ray Norris, Författare tillhandahålls
En grupp nya teleskop i Australien, Nederländerna, Förenta staterna, Indien och Sydafrika är på väg att släppa lös ny teknik som kommer att generera ytterligare en ökning av vår kunskap om radiohimlen.
Leder dem, när det gäller antalet källor, är Australiens Evolutionary Map of the Universe (EMU)-projekt, körs på CSIRO:s nya australiska kvadratkilometer Array Pathfinder (ASKAP) teleskop för 188 miljoner A$ i västra Australien.
För ASKAP, den nya tekniken är CSIRO:s revolutionerande fasade matrismatning, vilket gör att ASKAP kan se enorma delar av himlen på en gång.
Som ett resultat, Enbart EMU kommer att höja antalet radiokällor till cirka 70 miljoner, jämfört med de 2,5 miljoner källor som hittills upptäckts av alla radioteleskop i världen under hela radioastronomins historia.
En förändring i radioastronomi
Denna enorma ökning av mänsklighetens kunskap om radiohimlen har flera konsekvenser.
Först, vi förväntar oss att svara på några av de stora frågorna inom astrofysik, som att förstå varför supermassiva svarta hål verkar så vanliga i universum, hur det reglerar tillväxten och utvecklingen av galaxer och hur galaxer svärmar ihop för att bilda kluster.
Andra, det kommer att förändra hur vi gör radioastronomi. Just nu, om jag vill veta hur en galax ser ut vid radiovåglängder, chansen är stor att jag måste vinna tid i konkurrens på ett stort radioteleskop för att studera min galax.
Men jag kommer snart att kunna gå till webben och observera min galax i data som redan samlats in av EMU eller något av de andra megaprojekten. Så det mesta av radioastronomi kommer att göras genom en webbsökning snarare än genom en ny observation. Rollen för stora radioteleskop kommer att förändras från att hitta nya objekt till att studera kända objekt i utsökt detalj.
Radioastronomi kan avslöja mer om supermassiva svarta hål som vanligtvis finns i hjärtat av många galaxer. Kredit:ESO/L. Calçada/Artists intryck, CC BY
Tredje, det kommer att förändra hur astronomer gör sin astronomi vid andra våglängder. Just nu, endast en liten minoritet av galaxer har studerats vid radiovåglängder.
Från och med nu, de flesta galaxer som studeras av en genomsnittlig astronom kommer att ha utmärkta radiodata. Detta lägger till ett nytt verktyg som rutinmässigt kan användas för att avslöja galaxernas fysik, öppna radiofönstret vid universum.
Fjärde, att ha så stora mängder data förändrar sättet vi gör vetenskap på. Till exempel, om jag vill förstå hur gravitationsfältet för närliggande galaxer böjer ljus från avlägsna galaxer, Jag hittar just nu det bästa enskilda exemplet jag kan, och spendera natt efter natt på teleskopet för att studera processen i detalj.
I framtiden, Jag kommer att kunna korrelera miljontals bakgrundsgalaxer med miljontals förgrundsgalaxer, använda data som laddats ner från webben för att förstå processen ännu mer i detalj.
Femte, och förmodligen viktigast av allt, historien säger oss att när vi observerar universum på ett nytt sätt, vi tenderar att snubbla över nya föremål eller nya fenomen som vi inte ens misstänkte fanns där. Pulsarer, kvasarer, mörk energi och mörk materia hittades alla på detta sätt.
Nya upptäckter
Så vad kan vi förvänta oss att dessa nya radioprojekt ska upptäcka? Vi har ingen aning, men historien säger oss att de nästan säkert kommer att leverera några stora överraskningar.
Att göra dessa nya upptäckter kanske inte är så enkelt. De dagar då astronomer bara kunde lägga märke till något konstigt när de bläddrar i sina tabeller och grafer är förbi.
Nu för tiden, astronomer är mer benägna att destillera sina svar från noggrant ställda frågor till databaser som innehåller petabyte med data. Mänskliga hjärnor klarar helt enkelt inte jobbet att göra oväntade upptäckter under dessa omständigheter, och istället kommer vi att behöva utveckla "inlärningsmaskiner" för att hjälpa oss att upptäcka det oväntade
Med rätt verktyg och noggrann insikt, vem vet vad vi kan hitta.
