لدينا أفضل نظرة حتى الآن على ORCs الغامضة (دوائر الراديو الفردية) في الفضاء

كان علماء الفلك في حيرة بشأن طبيعة وأصل دوائر الراديو الغامضة النادرة في الفضاء منذ اكتشاف الأجسام لأول مرة في عام 2019. الآن ، التقط تلسكوب الراديو عالي الدقة MeerKAT في جنوب إفريقيا إحدى هذه الدوائر بتفاصيل أكبر بكثير ، مما يوفر بعض القرائن المفيدة حول هذه الظاهرة النادرة. ظهرت الصورة والتحليل المصاحب لها في نسخة أولية على arXiv، و الورقة تم قبوله للنشر في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.

نشأ الاكتشاف من خريطة تطورية للكون (EMU) الذي يهدف يأخذ تعداد مصادر الراديو في السماء. قبل عدة سنوات ، راي نوريس ، عالم الفلك في جامعة ويسترن سيدني و CSIRO في أستراليا ، أن مشروع الاتحاد النقدي الأوروبي سيحقق اكتشافات غير متوقعة. أطلق عليهم لقب “WTFs”. اعترف نوريس في قطعة 2020 بالنسبة لـ The Conversation ، توقع أن تنشأ هذه الاكتشافات من تحليل التعلم الآلي ، بالنظر إلى الكميات الهائلة من البيانات المعنية. كتب: “لكن هذه الاكتشافات تم إجراؤها من خلال أسلوب قديم جيد ،”

زوج واحد من مقل العيون ينتمي إلى آنا كابينسكا، عالم فلك في المرصد الفلكي الراديوي الوطني (NRAO). أثناء تصفح بيانات علم الفلك الراديوي الجديدة التي تم جمعها بواسطة تلسكوب صفيف الكيلومتر المربع الأسترالي (ASKAP) التابع لـ CSIRO ، لاحظ Kapinska العديد من الأشكال الغريبة التي لا يبدو أنها تشبه أي نوع معروف من الأجسام. بعد تسمية نوريس ، وصفتهم بأنهم WTFs ممكنون. واحدة من هؤلاء ، بير نوريس ، “كانت صورة لدائرة شبحية من انبعاث الراديو ، معلقة في الفضاء مثل حلقة الدخان الكونية.”

سرعان ما وجد أعضاء الفريق الآخرون نقطتين غريبتين دائريتين ، أطلقوا عليها اسم دوائر الراديو الفردية (ORCs). تم تحديد ORC رابع في البيانات الأرشيفية من Giant MetreWave Radio Telescope ، واكتُشف خامس العام الماضي في بيانات ASKAP الجديدة. هناك العديد من الكائنات التي قد تكون أيضًا ORCs. بناءً على ذلك ، يقدر الفريق أنه يمكن أن يكون هناك ما يصل إلى 1000 ORC في المجموع.

بينما نوريس وآخرون. افترضت في البداية أن النقاط كانت مجرد قطع أثرية ، وأكدت البيانات المأخوذة من تلسكوبات راديوية أخرى أنها كانت في الواقع فئة جديدة من الأجسام الفلكية. لا تظهر في التلسكوبات البصرية القياسية ، أو في تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية – فقط في الطيف الراديوي. يشك علماء الفلك في أن الانبعاثات الراديوية ناتجة عن غيوم من الإلكترونات. لكن هذا لا يفسر سبب عدم ظهور ORCs في أطوال موجية أخرى.

تحتوي جميع ORCs المؤكدة حتى الآن على مجرة ​​في المركز ، مما يشير إلى أن هذا قد يكون عاملاً مهمًا في كيفية تشكلها. وهي ضخمة ، يبلغ قطرها حوالي مليون سنة ضوئية ، وهي أكبر من مجرتنا درب التبانة. “نحن نعلم أن ORCs عبارة عن حلقات من الانبعاثات الراديوية الباهتة التي تحيط بمجرة بها ثقب أسود شديد النشاط في مركزها ، لكننا لا نعرف حتى الآن ما الذي يسببها ، أو سبب ندرة حدوثها ،” قال نوريس.

لقد افترض علماء الفلك عدة احتمالات لما يمكن أن تكون عليه هذه الأجسام. ربما تكون بقايا مستعر أعظم أو حلقات أينشتاين. بدلاً من ذلك ، قد تكون ناجمة عن تدفقات من الإلكترونات المنبعثة من محيط ثقب أسود فائق الكتلة ، على الرغم من أن ORCs أكثر دائرية من السحب التي تُرى عادةً الناتجة عن هذه الظاهرة في المجرات الراديوية. افترض الاقتراح الأكثر تخمينًا أن ORCs قد تكون في الواقع “حناجر” الثقوب الدودية.

وفقًا لنوريس ، يعد ASKAP مثاليًا لمسح مساحات كبيرة من السماء ، بينما تم تصميم MeerKAT لتكبير أي كائنات مثيرة للاهتمام ، لذا فإن صفيفتي التلسكوبتين متكاملتان. تُظهر هذه الصورة الإذاعية الأخيرة من MeerKAT عدة حلقات أصغر داخل الدائرة الخارجية الأكبر. قامت MeerKAT أيضًا برسم استقطاب الموجة الراديوية ، وكشف عن مجال مغناطيسي على طول حافة الكرة. هذا يتوافق مع انفجار في وسط المجرة.

كتب نوريس في كتابه: “يمكننا الآن أن نرى أن كل ORC تتمحور حول مجرة ​​أضعف من أن نكتشفها سابقًا” مقال جديد في المحادثة. “الدوائر هي على الأرجح انفجارات هائلة من الغاز الساخن ، عبر حوالي مليون سنة ضوئية ، تنبع من المجرة المركزية. من نمذجة انبعاث الراديو الغائم الخافت الذي اكتشفه MeerKAT داخل الحلقات ، يبدو أن الحلقات هي حواف قذيفة كروية حول المجرة ، مثل موجة انفجار من انفجار عملاق في المجرة. تبدو مثل الحلقات بدلاً من الأجرام السماوية فقط لأن الكرة تبدو أكثر إشراقًا عند الحواف حيث يوجد المزيد من المواد على طول خط الرؤية ، مثل فقاعة الصابون. “

إذن ما سبب الانفجار الذي أدى إلى تكوين ORCs؟ البيانات الجديدة كافية لاستبعاد جميع الاحتمالات باستثناء ثلاثة. الأول هو أن ORCs هي نتيجة لموجة صدمة من مركز مجرة ​​، ربما تنشأ عن اندماج اثنين من الثقوب السوداء الهائلة. بدلاً من ذلك ، يمكن أن تكون نتيجة لنفثات راديو تقذف جزيئات من نوى مجرة ​​نشطة. أخيرًا ، قد تكون ORCs عبارة عن قذائف ناتجة عن أحداث انفجار نجمي (“صدمة إنهاء”) ، والتي من شأنها أن تنتج موجة صدمة كروية عندما ينطلق الغاز الساخن من مركز المجرة.

سيتطلب تحديد أي من هذه الفرضيات الصحيحة مزيدًا من البيانات. هناك مجموعة كبيرة من التلسكوبات الراديوية ، يطلق عليها اسم مصفوفة الكيلومتر المربع (SKA) ، ومن المقرر أن يتم عرضها على الإنترنت في عام 2028 ، ونوريس واثق من أن SKA ستعثر على العديد من ORCs ، ونأمل أن تكشف المزيد من التفاصيل حول دورة حياة المجرات. قد تمكن بيانات الرصد الإضافية هذه أيضًا علماء الفلك من تحديد الخيوط المنحنية الغريبة للانبعاثات الراديوية الكامنة داخل الحلقة الخارجية.

في غضون ذلك ، يستمتع العديد من علماء الفلك بوجود لغز كوني جديد لحلها. “غالبًا ما يرغب الأشخاص في شرح ملاحظاتهم وإظهار توافقها مع أفضل ما لدينا من معلومات” ، قال المؤلف المشارك جوردان كوليير من المعهد المشترك بين الجامعات لعلم الفلك المكثف للبيانات. “بالنسبة لي ، من المثير أكثر أن أكتشف شيئًا جديدًا يتحدى فهمنا الحالي.”

DOI: الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ، 2022. 10.1093 / منراس / stac701 (حول DOIs).