Astronomer har påbörjat det största observationsprojektet i National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) över fyra decenniers historia – en enorm undersökning av himlen som lovar en rik vetenskaplig vinst under många år.

Under de kommande 7 åren, den ikoniska uppsättningen av gigantiska parabolantenner i den höga öknen i New Mexico kommer att göra tre kompletta skanningar av himlen synliga från dess latitud – cirka 80 procent av hela himlen. Undersökningen, kallas VLA Sky Survey (VLASS), kommer att producera den skarpaste radiovy som någonsin gjorts av en så stor del av himlen, och förväntas upptäcka 10 miljoner distinkta radiosändande himlaobjekt, ungefär fyra gånger så många som nu är kända.

"Denna undersökning sätter igång de oerhört förbättrade kapaciteterna hos VLA som producerats av uppgraderingsprojektet som slutfördes 2012. Resultatet kommer att bli ett unikt och extremt värdefullt verktyg för frontlinjeforskning inom en mängd olika områden inom astrofysik, sa Tony Beasley, Direktör för National Radio Astronomy Observatory (NRAO).

Astronomer förväntar sig att VLASS ska upptäcka kraftfulla kosmiska explosioner, som supernovor, gammastrålning, och kollisioner av neutronstjärnor, som är skymd från teleskop för synligt ljus av tjocka moln av damm, eller som på annat sätt har undgått upptäckt. VLA:s förmåga att se genom damm kommer att göra undersökningen till ett verktyg för att hitta en mängd olika strukturer inom vår egen Vintergatan som också är skymd av damm.

Undersökningen kommer att avslöja många ytterligare exempel på kraftfulla jetstrålar av supersnabba partiklar som drivs av energin från supermassiva svarta hål i galaxernas kärnor. Detta kommer att ge viktig ny information om hur sådana jetstrålar påverkar tillväxten av galaxer över tid. VLA:s förmåga att mäta magnetfält kommer att hjälpa forskare att få ny förståelse för hur enskilda galaxer fungerar och om växelverkan mellan gigantiska galaxhopar.

"Utöver vad vi tror att VLASS kommer att upptäcka, vi kommer utan tvekan att bli överraskade av upptäckter vi inte förutser nu. Det är lärdomen av vetenskapshistorien, och kanske den mest spännande delen av ett projekt som detta, sa Claire Chandler, VLASS projektledare.

Undersökningen påbörjade observationer den 7 september. Den planerar att slutföra tre skanningar av himlen, var och en separerade med cirka 32 månader. Data från alla tre skanningarna kommer att kombineras för att skapa känsliga radiobilder, medan man jämför bilder från de individuella skanningarna gör det möjligt att upptäcka nyligen uppenbara eller kortlivade föremål. För undersökningen, VLA kommer att ta emot kosmiska radioemissioner vid frekvenser mellan 2 och 4 GigaHertz, frekvenser som också används för satellitkommunikation och mikrovågsugnar.

NRAO kommer att släppa dataprodukter från undersökningen så snabbt som de kan produceras. Rådata, som kräver bearbetning för att förvandlas till bilder, kommer att släppas så snart observationer görs. "Quick look"-bilder, produceras av en automatiserad processpipeline, kommer vanligtvis att vara tillgänglig inom en vecka efter observationerna. Mer sofistikerade bilder, och kataloger över upptäckta objekt, kommer att släppas på månader, beroende på vilken handläggningstid som krävs.

Dessutom, andra institutioner förväntas förbättra VLASS-utdata genom att utföra ytterligare bearbetning för mer specialiserad analys, och göra dessa produkter tillgängliga för forskarvärlden. Resultaten av VLASS kommer också att vara tillgängliga för studenter, pedagoger, och medborgarforskare.

Att slutföra VLASS kräver 5, 500 timmars observationstid. Det är den tredje stora skyundersökningen som genomförs med VLA. Från 1993-1996, NRAO VLA Sky Survey (NVSS) använde 2932 observationstimmar för att täcka samma område av himlen som VLASS, men med lägre upplösning. Den FÖRSTA (Faint Images of the Radio Sky at Twenty centimeters) undersökningen studerade en mindre del av himlen mer i detalj, med 3200 observationstimmar från 1993 till 2002.

"NVSS- och FIRST-undersökningarna har citerats mer än 4, 500 gånger i vetenskapliga artiklar, och det antalet växer fortfarande, " sade projektforskaren Mark Lacy. "Det är en utmärkt indikation på värdet som sådana undersökningar ger forskarsamhället, " han lade till.

Sedan NVSS- och FIRST-undersökningarna slutfördes, VLA genomgick en fullständig teknisk omvandling. Från 2001-2012, de ursprungliga elektroniska systemen som designades och byggdes under 1970-talet ersattes med den senaste tekniken som avsevärt utökade VLA:s kapacitet.

"Denna uppgradering gjorde VLA till ett helt nytt vetenskapligt verktyg. Vi ville använda det verktyget för att producera en undersökning som skulle gynna hela det astronomiska samhället i största möjliga utsträckning, " sa Beasley.

Under 2013, NRAO meddelade att de skulle överväga att genomföra en stor undersökning, och bjöd in astronomer från hela världen att lämna in idéer och förslag på de vetenskapliga och tekniska tillvägagångssätt som bäst skulle tjäna forskarnas behov. Idéer efterfrågades också under vetenskapliga möten, och en Survey Science Group bildades för att ge råd till NRAO om undersökningens vetenskapliga prioriteringar som inkluderar astronomer från en mängd olika specialiteter och institutioner.

Baserat på rekommendationer från forskarsamhället, NRAO-forskare och ingenjörer tog fram en design för undersökningen. 2016, en pilotundersökning, använder 200 observationstimmar, genomfördes för att testa och förfina undersökningens tekniker. Projektgruppen genomgick flera design- och driftsberedskapsgranskningar, och fick äntligen klartecken att påbörja hela undersökningen tidigare i år.

"Astronomi är i grunden att utforska — att göra bilder av himlen för att se vad som finns där. VLASS är en ny och kraftfull resurs för utforskning, sa Steve Myers, VLASS teknisk ledare.