Sydafrikas Karoo-region är ett stort halvtorrt område som sträcker sig över fyra av landets provinser. Det är glest befolkat och känt för sina stora öppna ytor.
I hjärtat av detta landskap, nära den lilla staden Carnarvon i norra Kap, driver South African Radio Astronomy Observatory ett tekniskt underverk som har förändrat vår förståelse av kosmos. MeerKAT-radioteleskopet har låst upp kosmiska mysterier. Det har främjat vetenskapligt samarbete. Det fostrar också lokala talanger.
MeerKAT, som är bland Sydafrikas största vetenskapliga infrastrukturprojekt under 30-årsperioden sedan demokratin, har dykt upp som en ledstjärna för innovation och möjligheter på den afrikanska kontinenten. Den består av 64 fat, var och en 13,5 meter i diameter, och är en föregångare till Square Kilometer Array-projektet (SKA). När den är helt igång – för närvarande beräknad till 2028 eller 2029 – kommer SKA att vara världens kraftfullaste radioteleskop.
Under de senaste fem åren har MeerKAT gjort anmärkningsvärda bidrag till både sydafrikansk och internationell vetenskap. Den har en unik kombination av exceptionell känslighet och bra upplösning, vilket gör det möjligt för astronomer att studera universum mer i detalj än någonsin tidigare.
Till exempel har dess skicklighet i att upptäcka svaga radiosignaler lett till banbrytande upptäckter inom transient astronomi. Denna gren av astronomi behandlar objekt som har förändrade egenskaper på relativt korta tidsskalor. 2017 var teleskopet involverat i uppföljande observationer av kollisionen mellan två neutronstjärnor. Flervåglängdsstudier av detta slag har nyckeln till att bättre förstå dessa mycket energiska händelser. Denna upptäckt har fördjupat vår förståelse av universums mest energiska fenomen.
Jag är docent i astronomi i Sydafrika med ett allmänt intresse för att studera galaxbildning och evolutionsprocesser. Här är bara fyra av MeerKATs stora genombrott som jag har varit involverad i, och varför resultaten är viktiga för vår förståelse av universum.
I ett projekt användes MeerKAT för att observera mitten av vår galax, Vintergatan. Detta gjorde det möjligt för vårt team att för första gången se magnetiska filament som omger det supermassiva svarta hålet i hjärtat av vår galax. Ett supermassivt svart hål är ett extremt tätt föremål med massan av en miljon solar. Dess gravitation är så intensiv att inte ens ljus kan undgå dess drag. Forskningen gav värdefulla insikter om de dynamiska processer som formar den galaktiska miljön.
MeerKAT har också lett flera galaxundersökningar som omformar vår förståelse av kosmisk evolution. Undersökningarna Laduma, Mightee och Mhongoose syftar till att kartlägga fördelningen av galaxer och neutral vätgas. De är också designade för att studera egenskaperna hos närliggande och avlägsna galaxer. Dessa undersökningar gör mer än att bara utöka vår kunskap om universum:de banar också väg för framtida astronomisk forskning.
En av de mest anmärkningsvärda upptäckterna som kommit fram från Mightee-projektet är identifieringen av gigantiska radiogalaxer – stora strukturer som sträcker sig över miljontals ljusår. Dessa kosmiska giganter, som drivs av supermassiva svarta hål i sina centra, genererar intensiva radiostrålning. Detta gör dem synliga för instrument som MeerKAT, vars unika kapacitet har gjort det möjligt för dessa imponerande galaxer att hittas och studeras som aldrig förr.
En spännande upptäckt som gjorts av Laduma-projektet är upptäckten av en OH-megamaser. Detta är en kosmisk förstärkare som drivs av den intensiva strålningen som sänds ut av galaxernas aktiva centra. Det är bland de mest kraftfulla källorna till maser-utsläpp i universum, som kan förstärka radiovågor med miljontals faktorer. OH-megamasern som upptäckts av Laduma ligger i en avlägsen galax. Det ger värdefulla insikter om dynamiken hos galaktiska kärnor och de mekanismer som driver deras utveckling.
Mhongoose-undersökningen har under tiden avslöjat en mängd information om fördelningen och egenskaperna hos neutral vätgas i närliggande galaxer. Kartläggning av fördelningen av neutralt väte gör det möjligt för astronomer att spåra dynamiken i galaktiska strukturer och avslöja de dolda reservoarerna av gas som driver stjärnbildning och galaxtillväxt. Denna information är avgörande för att förstå det komplexa samspelet mellan gas, stjärnor och mörk materia när det gäller att forma galaxernas utveckling över kosmisk tid.
Utöver dess vetenskapliga inverkan har MeerKAT blivit en drivkraft för utveckling av mänskligt kapital inom afrikansk astronomi.
Medlemmar av lokala samhällen runt platsen har anställts under både bygg- och driftskedet. Engagemang med dessa samhällen, och särskilt med skolor i området, bryter ner hinder för deltagande i astronomi. Detta skapar välbehövliga vägar för underrepresenterade grupper att komma in på fältet.
Genom utbildningsprogram och utbildningsinitiativ fostrar MeerKAT en ny generation av afrikanska forskare och ingenjörer, vilket ger dem möjlighet att göra karriärer inom naturvetenskap, teknik, matematik och ingenjörsvetenskap så att de kan bidra till det globala forskarsamhället.
Projektet fungerar som ett nav för internationellt samarbete. Det har lockat forskare från hela världen till Sydafrika. Jag har till exempel kunnat samarbeta med astronomer från Storbritannien, Australien, Nederländerna och USA.
Och tack vare initiativ som African Very Long Baseline Interferometry Network bygger MeerKAT kapacitet inom radioastronomi över hela kontinenten och positionerar Afrika som ledande inom området.
Med tanke på de många banbrytande upptäckter MeerKAT redan har gjort, lovar den att fortsätta fungera som en upptäcktsmaskin som kommer att tänja på gränserna för astronomisk utforskning in i SKA-eran.
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
