Il radiotelescopio europeo LOFAR continua a trasformare la nostra conoscenza dell’Universo radio. Grazie alla combinazione dei segnali raccolti da numerose stazioni distribuite in Europa, è possibile realizzare mappe estremamente dettagliate del cielo, rivelando galassie attive, getti relativistici e strutture diffuse che spesso risultano invisibili alle osservazioni ottiche.
La radioastronomia permette di osservare l’Universo attraverso una finestra completamente diversa rispetto a quella della luce visibile. Molti degli oggetti più interessanti del cielo, infatti, emettono una parte significativa della loro energia sotto forma di onde radio, prodotte da processi fisici che coinvolgono particelle cariche, campi magnetici e plasmi.
In questo contesto, il progetto LOFAR rappresenta uno degli strumenti più importanti per esplorare il cielo alle basse frequenze radio, consentendo di studiare fenomeni astrofisici su scale che vanno dalle singole galassie alle grandi strutture cosmiche.
Una mappa senza precedenti: quasi 63.000 sorgenti radio
Il risultato è stato ottenuto da un gruppo internazionale di ricercatori guidato dall’Università di Leiden, nei Paesi Bassi, e presentato in uno studio coordinato da Jurjen de Jong.
La ricerca, accettata per la pubblicazione sulla rivista scientifica Astronomy & Astrophysics, descrive la realizzazione di un’immagine radio ad altissima risoluzione della regione celeste denominata ELAIS-N1, un campo del cielo settentrionale particolarmente interessante per lo studio delle galassie deboli e distanti.
La nuova immagine rivela quasi 63.000 sorgenti radio, distribuite in una porzione di cielo equivalente a circa 25 volte l’area apparente della Luna piena.
L’aspetto più significativo non riguarda soltanto il numero di sorgenti individuate, ma soprattutto il livello di dettaglio raggiunto. Rispetto alla precedente immagine più sensibile ottenuta da LOFAR per la stessa regione, la nuova mappa presenta una risoluzione angolare circa venti volte superiore.
Un miglioramento che permette di distinguere strutture radio precedentemente non risolvibili e di analizzare con maggiore precisione la morfologia delle galassie osservate.
L’immagine finale contiene circa otto miliardi di pixel, un risultato che testimonia la complessità delle tecniche di osservazione e di elaborazione utilizzate. MEDIA INAF
Oltre 200 ore di osservazioni e 400 terabyte di dati
Per realizzare questa mappa, i ricercatori hanno utilizzato più di 200 ore di osservazioni radioastronomiche, raccogliendo complessivamente circa 400 terabyte di dati.
Una quantità di informazioni enorme, la cui elaborazione avrebbe rappresentato fino a pochi anni fa una sfida estremamente complessa.
LOFAR non è un radiotelescopio tradizionale costituito da una singola grande parabola, ma una rete interferometrica composta da numerose antenne distribuite in differenti stazioni europee.
Combinando i segnali ricevuti dalle diverse stazioni, è possibile ottenere una risoluzione angolare molto elevata, sfruttando le grandi distanze che separano le antenne.
Tuttavia, la realizzazione di immagini di questo tipo richiede procedure di calibrazione estremamente accurate. I segnali devono essere corretti per numerosi effetti strumentali e per le alterazioni introdotte dalla ionosfera terrestre, particolarmente importanti alle basse frequenze.
Un elemento determinante del nuovo risultato è rappresentato proprio dai progressi nei metodi di calibrazione e di riduzione dei dati.
Secondo i ricercatori, le nuove procedure hanno permesso di ridurre i costi computazionali di oltre un fattore dieci, rendendo possibile l’elaborazione dell’intero insieme di dati in pochi mesi attraverso Spider, la piattaforma di calcolo ad alte prestazioni gestita da SURF nei Paesi Bassi.
Il risultato dimostra come il progresso della radioastronomia dipenda non soltanto dalla sensibilità dei ricevitori e dalle caratteristiche delle antenne, ma anche dalla disponibilità di strumenti informatici e algoritmi sempre più efficienti.
Galassie attive e getti relativistici finalmente distinguibili
Uno degli obiettivi scientifici principali della nuova mappa riguarda lo studio delle galassie attive e dei getti radio prodotti nei loro nuclei.
Al centro di molte galassie si trovano buchi neri supermassicci, con masse che possono raggiungere milioni o miliardi di volte quella del Sole.
Quando questi oggetti accrescono materia dall’ambiente circostante, possono generare enormi quantità di energia e, in alcuni casi, potenti getti di plasma che si propagano nello spazio per distanze molto grandi.
Le particelle cariche accelerate all’interno di questi getti, interagendo con i campi magnetici, producono radiazione di sincrotrone, particolarmente importante nella banda radio.
Nelle immagini a bassa risoluzione, strutture differenti possono apparire sovrapposte, rendendo difficile distinguere il nucleo della galassia dai getti o identificare sorgenti vicine.
Grazie alla nuova risoluzione raggiunta da LOFAR, diventa invece possibile riconoscere con maggiore precisione le diverse componenti delle sorgenti radio, studiarne la geometria e analizzare le interazioni tra i getti e il mezzo circostante.
Queste informazioni sono fondamentali per comprendere il ruolo dei buchi neri supermassicci nell’evoluzione delle galassie e i processi attraverso i quali l’energia prodotta nei nuclei galattici viene trasferita all’ambiente esterno.
Una risoluzione inferiore al secondo d’arco
Lo studio scientifico fornisce anche alcuni parametri tecnici che permettono di comprendere la portata del risultato.
Le osservazioni sono state effettuate nell’intervallo di frequenze compreso tra 115 e 168 MHz, una regione dello spettro particolarmente interessante per lo studio dell’emissione di sincrotrone.
La nuova immagine raggiunge, nella sua regione centrale, una risoluzione angolare di appena 0,33 × 0,39 secondi d’arco, con una sensibilità di 5,3 microjansky per fascio (μJy/beam).
Si tratta di valori straordinari per osservazioni radio a frequenze così basse.
Il catalogo finale, ottenuto combinando le nuove immagini con precedenti osservazioni LOFAR a risoluzione inferiore, comprende esattamente 62.916 sorgenti radio.
Un altro risultato significativo riguarda la precisione astrometrica: utilizzando 95 quasar presenti nel catalogo Gaia, i ricercatori hanno verificato che le posizioni radio possono essere allineate con grande accuratezza ai riferimenti astrometrici disponibili.
Questa precisione è fondamentale per associare correttamente le sorgenti radio alle loro controparti ottiche e infrarosse. arXiv
Non soltanto buchi neri: la formazione stellare nelle galassie
La nuova mappa permette anche di studiare galassie nelle quali è in corso un’intensa formazione stellare.
In queste regioni, le onde radio possono essere prodotte da differenti processi, tra cui l’emissione di sincrotrone associata ai raggi cosmici e l’emissione termica del gas ionizzato.
Un vantaggio delle osservazioni radio è la possibilità di studiare regioni fortemente oscurate dalla polvere interstellare, che può assorbire la radiazione visibile e rendere difficile l’osservazione diretta delle stelle in formazione.
Combinando le immagini radio con quelle ottenute in altre bande dello spettro elettromagnetico, gli astronomi possono distinguere più efficacemente l’attività di formazione stellare da quella associata ai nuclei galattici attivi.
Questo approccio permette di ricostruire l’evoluzione delle galassie e di comprendere come i processi di formazione stellare e l’attività dei buchi neri supermassicci abbiano influenzato la storia dell’Universo.
Verso LOFAR 2.0 e lo Square Kilometre Array
Il nuovo risultato rappresenta anche un importante banco di prova per la prossima generazione di infrastrutture radioastronomiche.
LOFAR è infatti interessato da un programma di aggiornamento, denominato LOFAR 2.0, che punta a migliorare ulteriormente le capacità osservative della rete europea.
Le tecniche sviluppate per elaborare le osservazioni di ELAIS-N1 potranno inoltre contribuire alla preparazione delle future attività dello Square Kilometre Array (SKA), uno dei più ambiziosi progetti radioastronomici internazionali.
La possibilità di ottenere immagini estremamente profonde, con elevata risoluzione angolare e su ampie regioni del cielo, rappresenta una delle principali sfide della radioastronomia contemporanea.
Il lavoro realizzato dal gruppo guidato dall’Università di Leiden dimostra che queste osservazioni sono ormai concretamente realizzabili anche alle basse frequenze, aprendo nuove possibilità per lo studio delle sorgenti radio più deboli e distanti.
Una nuova finestra sull’Universo radio
La realizzazione della nuova mappa di ELAIS-N1 costituisce un importante progresso nella capacità di osservare l’Universo alle basse frequenze.
Il risultato non si limita alla produzione di un’immagine più dettagliata, ma mette a disposizione della comunità scientifica un insieme di dati che potrà essere utilizzato per numerosi studi futuri.
Il catalogo delle quasi 63.000 sorgenti radio e le immagini ottenute sono stati resi pubblicamente disponibili, favorendo nuove analisi e confronti con osservazioni condotte attraverso altri strumenti.
La nuova mappa di LOFAR dimostra come il progresso della radioastronomia nasca dall’integrazione tra grandi infrastrutture osservative, tecniche interferometriche avanzate e capacità di elaborazione dei dati. Un risultato che permette di osservare con maggiore precisione alcuni dei processi più energetici dell’Universo e prepara il terreno alle future generazioni di radiotelescopi.
Fonti scientifiche
Pubblicazione scientifica originale
J. M. G. H. J. de Jong et al. (2026), Pushing the frontiers of low-frequency radio astronomy: An ultra-deep sub-arcsecond LOFAR image of ELAIS-N1. Studio accettato per la pubblicazione su Astronomy & Astrophysics.Leggi la pubblicazione scientifica su arXiv
Articolo di approfondimento
Alessio Coppola, Da Lofar la mappa più dettagliata del cielo radio, Media INAF, 11 novembre 2026.Leggi l’articolo originale su Media INAF
Approfondimento videoFlying through the deepest high-resolution radio image with LOFAR
