اخترشناسان حلقه‌های نوری پنهانی را در اعماق کیهان کشف کردند!

اخترشناسان دورترین و قدرتمندترین “حلقه رادیویی عجیب” (ORC) را که تاکنون مشاهده شده، شناسایی کرده‌اند. این ساختارهای دایره‌ای عجیب، یک راز کیهانی نسبتاً جدید هستند که تنها شش سال پیش برای اولین بار شناسایی شدند. تاکنون، دانشمندان فقط چند نمونه از آن‌ها را تأیید کرده‌اند که بیشترشان بسیار عظیم هستند، به اندازه‌ای که ۱۰ تا ۲۰ برابر قطر کهکشان راه شیری وسعت دارند!

این ORCها حلقه‌های وسیع و کم‌نوری از انرژی رادیویی هستند که کهکشان‌ها را احاطه کرده‌اند و فقط در طول موج‌های رادیویی طیف الکترومغناطیسی قابل تشخیص هستند. آن‌ها از پلاسمای مغناطیسی پرسرعت تشکیل شده‌اند. مطالعات قبلی پیشنهاد می‌کردند که ORCها شاید در اثر برخورد سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم یا کل کهکشان‌ها تشکیل شوند و امواج ضربه‌ای عظیمی ایجاد کنند.

سرنخ‌های جدید: ابربادها از کهکشان‌های مارپیچی

مقاله جدیدی که در نشریه Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده، اکنون به توضیح متفاوتی اشاره می‌کند. تیم تحقیقاتی پیشنهاد می‌کند که این حلقه‌های شبح‌آلود نور رادیویی ممکن است به “ابربادهای” قدرتمند مرتبط باشند. این جریان‌های عظیم ذرات باردار توسط فعالیت‌های درونی کهکشان‌های رادیویی میزبان مارپیچی هدایت می‌شوند.

این کشف توسط دانشمندانی از دانشگاه بمبئی و با استفاده از RAD@home Astronomy Collaboratory (یک طرح علمی شهروندی) و همچنین آرایه فرکانس پایین (LOFAR)، بزرگترین و حساس‌ترین تلسکوپ رادیویی فرکانس پایین جهان (۱۰ تا ۲۴۰ مگاهرتز)، انجام شد.

یک غول کیهانی دو حلقه‌ای

این منبع، که RAD J131346.9+500320 نامگذاری شده، تقریباً در انتقال به سرخ (Redshift) حدود ۰.۹۴ (زمانی که جهان نصف سن فعلی خود بود) قرار دارد، که آن را به دورترین و قدرتمندترین ORC شناخته‌شده تا به امروز تبدیل می‌کند.

همچنین این جرم، نه یک حلقه، بلکه دو حلقه متقاطع دارد، که تنها دومین نمونه از این ویژگی است و پرسش‌های بیشتری را ایجاد می‌کند تا پاسخ!

دکتر آناند هوتا، بنیانگذار RAD@home Astronomy Collaboratory برای تحقیقات طرح علمی شهروندی، گفت:

این کار نشان می‌دهد که چگونه ستاره‌شناسان حرفه‌ای و دانشمندان شهروند می‌توانند با هم مرزهای کشف علمی را جابه‌جا کنند.

ORCها از عجیب‌ترین و زیباترین ساختارهای کیهانی هستند که تاکنون دیده‌ایم و ممکن است سرنخ‌های حیاتی در مورد چگونگی تکامل همزمان کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها در خود داشته باشند.

RAD J131346.9+500320 اولین ORC کشف‌شده از طریق طرح علمی شهروندی و اولین جرمی است که با کمک LOFAR شناسایی شده است.

قدرت LOFAR: پنجره‌ای به سوی کیهان باستان

LOFAR یک تلسکوپ رادیویی پیشرفته پاناروپایی است که صدها هزار آنتن ساده در سراسر هلند و ایستگاه‌های شریک در بسیاری از کشورهای اروپایی گسترده شده‌اند. با کار کردن در کنار یکدیگر به عنوان یک تداخل‌سنج غول‌پیکر (Interferometer)، این تلسکوپ نمایی بسیار واضح و حساس از آسمان در فرکانس‌های رادیویی پایین ارائه می‌دهد.

این ابزار، ستاره‌شناسان را قادر می‌سازد تا میلیاردها سال به عقب، به زمانی پیش از تشکیل اولین ستارگان و کهکشان‌ها، بنگرند؛ این کار از طریق بررسی مناطق وسیعی از آسمان رادیویی فرکانس پایین صورت می‌گیرد.

حلقه‌های رادیویی عظیم و جت‌های خمیده

علاوه بر ORC تازه شناسایی‌شده، RAD@home Astronomy Collaboratory دو غول کیهانی قابل توجه دیگر را نیز کشف کرد.

• اولین جرم، معروف به RAD J122622.6+640622، تقریباً سه میلیون سال نوری وسعت دارد—بیش از ۲۵ برابر قطر راه شیری. یکی از جت‌های قدرتمند آن به طور ناگهانی به پهلو منحرف می‌شود، گویی توسط یک نیروی خارجی منحرف شده، قبل از اینکه یک حلقه درخشان از انتشار رادیویی با عرض تقریبی ۱۰۰,۰۰۰ سال نوری تشکیل دهد.
• کهکشان دوم، RAD J142004.0+621715، حدود ۱.۴ میلیون سال نوری پهنا دارد. این کهکشان دارای یک حلقه مشابه از انرژی رادیویی در انتهای یکی از جت‌ها است، در حالی که یک جت باریک‌تر در جهت مخالف از کهکشان میزبان گسترش می‌یابد.

هر دوی این کهکشان‌ها درون خوشه‌های کهکشانی پرجمعیت قرار دارند، مناطقی که مملو از گاز بسیار داغ با دمای میلیون‌ها درجه هستند. احتمالاً تعامل بین جت‌های پرسرعت آن‌ها و پلاسمای محیط اطراف، اشکال رادیویی چشمگیر مشاهده شده در این سامانه‌ها را شکل می‌دهد.

هر سه جرم تازه مطالعه شده در خوشه‌های کهکشانی با جرم تقریبی ۱۰۰ تریلیون جرم خورشیدی زندگی می‌کنند، که این امر نشان می‌دهد برخورد میان جت‌های پلاسمایی مغناطیسی و نسبیتی و مواد داغ محیط اطراف، ممکن است نقش کلیدی در تشکیل این حلقه‌های کیهانی کمیاب و پیچیده داشته باشد.

خانواده‌ای از ساختارهای پلاسمایی عجیب

دکتر پراتیک دابهاده، از مرکز ملی تحقیقات هسته‌ای در ورشو، لهستان و یکی از نویسندگان این مقاله، گفت:

این کشف‌ها نشان می‌دهند که ORCها و حلقه‌های رادیویی کنجکاوی‌های منزوی نیستند – آن‌ها بخشی از خانواده‌ای گسترده‌تر از ساختارهای پلاسمایی عجیب هستند که توسط جت‌ها، بادها و محیط‌های سیاه‌چاله‌ها شکل گرفته‌اند.

این واقعیت که دانشمندان شهروند آن‌ها را کشف کردند، بر اهمیت مستمر تشخیص الگوی انسانی تأکید می‌کند، حتی در عصر یادگیری ماشینی.

آینده: SKA و LSST برای پرده‌برداری از حلقه‌های کیهانی بیشتر

با تأسیسات آینده‌نگری مانند آرایه کیلومتر مربعی (SKA)، ستاره‌شناسان انتظار دارند ORCهای بیشتری کشف شوند.

در همین حال، نقشه‌برداری‌های نوری جدید مانند ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI) و تلسکوپ نقشه‌برداری بزرگ سینوپتیک رصدخانه ورا سی. روبین (LSST)، انتقال به سرخ و محیط‌های کهکشان‌های میزبان آن‌ها را فراهم خواهند کرد و به جمع‌آوری قطعات پازل برای درک چگونگی شکل‌گیری و تکامل این حلقه‌های مرموز کمک خواهند کرد.

در حال حاضر، این سه حلقه کیهانی جدید، که نه توسط نرم‌افزار خودکار بلکه توسط دانشمندان شهروند با چشمان تیزبین کشف شده‌اند، گامی مهم به سوی گشودن رازهای این ساختارهای عظیم و گیج‌کننده محسوب می‌شوند.

منبع: Scitechdaily