Banbrytande upptäckter om gravitationsvågor, svarta hål, kosmiska strålar, neutriner och andra områden inom spjutspetsastronomin kan snart bli vanligare på grund av sammansmältningen av två stora grupper av astronomer i ett nytt projekt.

Tidigare har Europa haft två stora samarbetsnätverk för markbaserad astronomi under de senaste decennierna, kända som OPTICON och RadioNet. Dessa fokuserade på att observera astronomiska fenomen i separata våglängdsområden i det elektromagnetiska spektrumet – det förra vid optiska våglängder, i en del av spektrumet som inkluderar synligt ljus; och den senare vid längre radiovåglängder.

Nu förenas dessa två områden inom astronomin i ett projekt som kallas OPTICON RadioNet Pilot (ORP), ett konsortium av astronomer från 37 institutioner och 15 europeiska länder, plus Australien och Sydafrika.

Initiativet hänvisar till sig självt som "Europas största astronominätverk", och det skapades mot bakgrund av det ökande behovet av astronomer att ha en rad kompetenser inom olika områden och använda kompletterande tekniker för att förstå fenomen. Det samlar också ett 20-tal teleskop och teleskoparrayer som ägs av medlemmar i konsortiet, i syfte att harmonisera metoder och verktyg mellan de två domänerna och öppna upp fysisk och virtuell tillgång till faciliteter.

"Det finns vissa människor som är experter på båda domänerna, men det här är olika samhällen", säger Dr Jean-Gabriel Cuby vid det franska nationella centret för vetenskaplig forskning (CNRS) och Aix-Marseille University, och koordinator för ORP-projektet. "Jag utbildades till optisk astronom, och andra människor utbildades till radioastronomer. Nu måste vi också utbilda våglängdsneutrala astronomer.

Han förklarade att ju mer du kan observera om fenomen vid olika våglängder, desto mer av en bild kan du bygga. "Flervåglängdsastronomi handlar om att observera över hela den spektrala domänen för att få så mycket information som möjligt", sa han. ”Ljuset vi tar emot i optiska våglängder och radiovåglängder kommer från olika fysiska processer; så ju mer vi observerar i termer av våglängdstäckning, desto mer lär vi oss om de fysiska processerna.'

Dr Cuby sa att syftet är att underlätta och påskynda processen att få teleskoptid för projekt som kräver olika anläggningar – vilket kan vara en långrandig process – vilket gör det lättare för människor att göra mer ambitiösa projekt som tidigare krävde stora ledningsinsatser .

Teleskopanläggningarna inkluderar sådana som LOFAR, ett transeuropeiskt lågfrekvent radioteleskopnätverk baserat i Nederländerna, och EVN, ett nätverk av radioteleskop belägna huvudsakligen i Europa och Asien, med ytterligare antenner i Sydafrika och Puerto Rico.

Ålder för flera budbärare

Dr Cuby utvecklade hur behovet växer för att främja harmonisering mellan domäner i den nuvarande tidsåldern av så kallad multi-budbärarastronomi. Detta involverar observation av olika "budbärar"-partiklar – som gravitationsvågor, neutriner och kosmiska strålar – som kan avslöja olika information om samma källor, vilket potentiellt ger oöverträffad inblick i universum och dess ursprung.

Harmonisering är också nyckeln för tidsdomänastronomi, som utforskar hur astronomiska händelser varierar över tiden. Händelser som nu utforskas är ofta övergående, med många, som snabba radioskurar, som bara varar i millisekunder. Att fånga flera aspekter av dem kräver därför snabb utplacering av teleskop och anläggningar, vilket återigen kan underlättas av samarbete. "Denna tidsdomänastronomi kommer att explodera under de kommande åren", sa Dr Cuby. "Detta är verkligen astronomis guldålder."

Professor Gerry Gilmore, en kosmolog vid University of Cambridge som är involverad i ORP som vetenskaplig koordinator för OPTICON, utvecklade ytterligare. "Det är den sortens vetenskap vi nu gör, där man upptäcker något som vanligtvis är väldigt varierande och väldigt ofta är det övergående," sa han. – Det hela är över väldigt snabbt och du får ingen chans till. Du vill då kunna ta med hela skalan av potentiella förmågor att titta på just den platsen på himlen nu.'

Tidigare, sa Prof. Gilmore, att fånga en övergående händelse förlitade sig på en enorm mängd tur i att leta på rätt plats vid rätt tidpunkt, men ORP ger en chans att "planera att ha tur" genom mer riktade insatser mellan olika forskare och öppnar. upp "upptäckarrymden" inom astronomi.

"Så fort tekniken blev tillgänglig för att börja leta efter kortare och kortare tidsskalahändelser, hej då, upptäckte vi att de alla finns där - universum är fullt av saker. Och det är de mest extrema sakerna som händer snabbast.'

Gravitationsvågor

Mycket av denna astronomi med flera budbärare och tidsdomäner är i sin linda, men öppnas upp av framsteg inom teknik och nya utbyggnader av banbrytande observatorier runt om i världen.

Ett framväxande område som ORP hoppas kommer att stimuleras av samarbete är gravitationsvågor. De upptäcktes för första gången 2015 och är krusningar i rum-tid som bildas av några av universums mest katastrofala händelser, som att par av svarta hål kolliderar.

I november tillkännagav ett internationellt team av astronomer upptäckten av ett rekordantal gravitationsvågor, och lade till 35 nya observationer under loppet av ungefär sex månader för att få det totala till 90 hittills. Fynden, tror de, kommer att hjälpa oss att ytterligare förstå universums utveckling och ämnen som stjärnors liv och död.

Med den relaterade studien som listar mer än 1 600 författare från världens alla hörn och utnyttjar cirka 100 mark- och rymdbaserade instrument – ​​inklusive synliga, infraröda och radioteleskop, neutrino- och gammastrålningsobservatorier och röntgeninstrument – ​​detta speglar det enormt omfattande samarbete som äger rum inom modern astronomi.

En av författarna, Dr Sarp Akcay, en teoretisk fysiker vid University College Dublin i Irland som inte är involverad i ORP, sa att ORP-initiativet ser lovande ut för att inspirera till snabbare upptäckter.

"Denna typ av storskaligt samarbete kommer att vara oerhört användbart för gravitationsvågsastronomi, och ännu mer för så kallad multi-budbärarastronomi," sa han. "Med fler teleskop som ansluter sig till ett globalt nätverk kan uppföljningsobservationer göras snabbare i framtiden, vilket ökar vår kunskap om dessa händelser."

Prof. Gilmore sa samtidigt att även om ORP:s huvudfokus ligger på att inspirera samarbete snarare än att utföra specifika undersökningar själv, är ett testfall för projektet att kombinera sökandet efter svarta hål i de optiska våglängderna och radiovåglängderna för att ta reda på mer om deras natur, exakt hur vanliga dessa objekt är och om teorier om dem är korrekta.

Och med Vintergatan ensam tänkt att hysa miljontals svarta hål, som ofta bildas av massiva stjärnors död, finns det mycket att ta reda på. "Det finns en handfull av dem som har observerats under mycket speciella omständigheter," sa Prof. Gilmore. "Så vi har sett toppen av isberget, men vi förutspår att det finns enorma antal av dem."

Långsiktigt perspektiv

Även om det är tidiga dagar för ORP, som lanserades i mars, och det exakta sättet det utvecklas är ännu att se, hoppas Dr. Cuby och hans team att pilotprojektet senare kan övergå till ett hållbart långsiktigt projekt utöver dess nuvarande planerade varaktighet fram till början av 2025. Syftet är också att möjliggöra öppen tillgång för människor runt om i världen, vilket breddar utrymmet för engagemang för tidigare underrepresenterade forskare och länder.

Prof. Gilmore sa, under tiden, att de separata gemenskaperna har konvergerat alltmer under de senaste åren, medan OPTICON- och RadioNet-projekten redan har etablerat starka samarbetsnätverk inom sina individuella domäner under många år. "Samhället har förändrats stadigt under de senaste decennierna," sa han. "Människor har bildat team och använt en rad faciliteter för ett givet vetenskapligt ämne. Flervågsastronomi är verkligheten i hur vi faktiskt gör det nuförtiden.'

Med ORP-projektet sa han:"Nu borde det vara möjligt för en grupp unga, entusiastiska forskare att bara välja sin ledare, skriver hon förslaget och ping-off the team goes".

Professor Anton Zensus, vetenskaplig koordinator för RadioNet i ORP-projektet, anser att initiativet är ett "avgörande steg" för att främja astronomiområdet som kommer att möjliggöra en mycket rikare bild av universum.

"Multifrekvensanvändning tillåter oss att bättre förstå universums hemligheter," sa han. 'ORP kommer att tillåta en snabb reaktion på oväntade och övergående astronomiska fenomen på himlen, såsom gammastrålning. Vi siktar på att få en fullständig bild som belyser alla aspekter av fenomen.'

Dr. Zensus tillade att att föra samman radio- och optiska samhällen för att harmonisera astronomi är ett "avgörande steg för att göra det attraktivt för användare från alla astronomiska samhällen" och hjälpa till att öppna upp detta vetenskapsområde för användare som inte är specialister. "Ett tillvägagångssätt med flera budbärare kommer att fördjupa vår förståelse av astronomifenomen, och samtidigt skapa nya frågor och tillvägagångssätt", sa han.

Forskningen i denna artikel finansierades av EU. Om du gillade den här artikeln, överväg att dela den på sociala medier.