De största gravitationsbundna objekten i universum är galaxhopar som bildas i skärningspunkten mellan kosmiska vävfilament. Dessa enheter formas och växer genom massiva kollisioner när material strömmar in i deras gravitationskraft. I hjärtat av vissa galaxhopar finns mystiska och föga kända radiominihalos. Dessa sällsynta, spridda, och branta spektrum (ljusare vid låga frekvenser) radiokällor omger en ljus central radiogalax och är mycket lysande vid radiovåglängder.

Dr Tracy Clarke studerar detta fenomen. en radioastronom vid U.S. Naval Research Laboratory (NRL) Radio Astrophysics and Sensing Section och medförfattare till forskning om ämnet med titeln, "Deep 230-470 [megahertz] VLA Observationer av mini-halo i Perseus-klustret." Hon arbetar i samarbete med National Radio Astronomy Observatory (NRAO), forskargruppen använder den uppgraderade Karl G. Jansky Very Large Array (JVLA) för att titta in i galaxhopen i konstellationen Perseus, 250 miljoner ljusår från jorden.

"Under 2011, en uppgradering av mottagarna på JVLA offrade observatoriets förmåga att fungera vid frekvenser mellan 30 MHz och 300 MHz", sa Clarke. "Men, 2013 var alla 27 av JVLA:s 25-metersantenner utrustade med nya mottagare, tillhandahåller den bandbredd som krävs för dessa observationer."

Enligt Clarke är Perseus-klustret ett av de mest massiva objekten i det kända universum, som innehåller tusentals galaxer nedsänkta i ett stort moln av mångmiljongradig gas och har en mini-halo. Mini-halo-system tros ge ett fönster mot den annars svårfångade turbulensen som drivs av mindre sammanslagningar mellan galaxhopar och mindre massiva system.

Finansierat av NRL, de nya bredbandiga lågfrekventa mottagarna har utökat VHF/UHF-mottagarnas bandbredd från 300-340 MHz till 230-470 MHz, avsevärt öka känsligheten hos teleskopet. De nya JVLA-anläggningarna har också producerat en storleksordning av djupare bildkvalitet än tidigare high fidelity-data, som låter mini-halo-emissionerna ses tydligt i intervallet 270-430 MHz.

"Övergripande, den nyligen uppgraderade JVLA har möjliggjort ett genombrott inom radioastronomi genom att tillhandahålla ett radioteleskop med oöverträffad känslighet, upplösning, och bildbehandlingsmöjligheter, " sa Julie Hlavacek-Larrondo, Université de Montréal astrofysiker och en huvudförfattare av tidningen. "De nya JVLA-bilderna av Perseus-klustret visar de unika och toppmoderna funktionerna som detta teleskop erbjuder samhället."

De djupa JVLA-observationerna av Perseus-klustret, kombinerat med klustrets egenskaper, erbjuda forskare en unik möjlighet att studera mini-halo-strukturer. Huvudförfattare Marie-Lou Gendron-Marsolais, Ph.D. student vid Université de Montréal noterar, "Resultaten visar känsligheten hos de nya lågfrekventa JVLA-mottagarna, såväl som nödvändigheten att få djupare, högre kvalitet radiobilder av mini-halos i kluster för att spåra komplexa strukturer och ytterligare förstå deras ursprung."

Att känna igen kraften hos den nya VHF/UHF-mottagaren, NRL ville förbättra tillgängligheten för denna nya resurs. Under 2014, NRL- och NRAO-forskare arbetade för att utveckla VLA Low Band Ionospheric and Transient Experiment (VLITE) för att utnyttja de nya bredbandslågfrekvensmottagarna och piggyback på JVLA:s infrastruktur för 300 miljoner dollar.

"Dataströmmen från detta nya system kan utnyttjas för att utöka vår förståelse av objekt som dessa mini-halos samtidigt som vi tillhandahåller realtidsövervakning av jonosfäriska väderförhållanden över USA:s sydväst, " sa Clarke.

För närvarande, VLITE utökas ytterligare (eVLITE) till att mer än fördubbla antalet baslinjer från de ursprungliga 45 baslinjerna till 104 och bör vara i full drift i slutet av augusti 2017. Utbyggnaden, hittills, har fört totalt 66 baslinjer till VLITE.

Astronomer använder VLITE för ett brett spektrum av astrofysik, som inkluderar att utforska himlen efter kortlivade skurar av radiovågor. Denna typ av forskning fortsätter att växa i betydelse, eftersom ett litet antal sådana händelser har fått astronomer att misstänka att ännu oupptäckta fenomen i universum kan producera många sådana kraftfulla utbrott.