Οι αστρονόμοι έλυσαν το μυστήριο των «περίεργων ραδιοκύκλων» στο βαθύ διάστημα

Από το 2019, οι αστρονόμοι προβληματίζονται για τους περίεργους ραδιοκύκλους (odd radio circles – ORCs), περίεργα δαχτυλίδια που εμφανίζονται στον ουρανό σε ραδιοκύματα.

«Τουλάχιστον ένας από τους δακτυλίους προκλήθηκε πιθανότατα από μια έκρηξη άστρων που σχηματίστηκαν σε έναν μακρινό γαλαξία και στη συνέχεια εξερράγησαν, εκτοξεύοντας αέριο στο περιβάλλον διάστημα», δήλωσε μια ομάδα αστρονόμων στη συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στη Νέα Ορλεάνη. Όταν αυτό το αέριο χτύπησε πιο αργά κινούμενο αέριο γύρω από τον γαλαξία, δημιούργησε ένα ωστικό κύμα που δημιούργησε ένα απόκοσμο ORC με πλάτος πάνω από 10 φορές μεγαλύτερο από αυτό του Γαλαξία μας.

«Είναι ένα πολύ συναρπαστικό εύρημα και το σενάριό τους, με την πρώτη ματιά, φαίνεται αληθοφανές» ανέφερε ο αστρονόμος Sumit Sarbadhicary του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Οχάιο. «Νομίζω ότι πρόκειται για μια σημαντική δημοσίευση προς την κατεύθυνση της απομυθοποίησης της φύσης των ORC γύρω από τους γαλαξίες» τόνισε από την μεριά του ο Amitesh Omar από το Ερευνητικό Ινστιτούτο Παρατηρησιακών Επιστημών Aryabhatta.

Το Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), μια συλλογή από 36 ραδιοφωνικά πιάτα με διάμετρο 12 μέτρων το καθένα, εντόπισε τα πρώτα ORCs το 2019. Μέχρι σήμερα έχουν βρεθεί λιγότερα από δώδεκα ORCs και δεν έχουν προδώσει πολλά. Ορισμένοι αστρονόμοι πίστευαν ότι μπορεί να οφείλονται σε συντρίμμια που επεκτείνονται προς τα έξω από μια έκρηξη σουπερνόβα στον δικό μας γαλαξία ή κοντά σε αυτόν. Αλλά σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε τον Οκτώβριο του 2023, ο Sarbadhicary και οι συνάδελφοί του συνέκριναν έξι ORC με μοντέλα υπολειμμάτων σουπερνόβα και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι μόνο ένα θα μπορούσε να ταιριάζει εύλογα σε αυτό το καλούπι.

Οι περισσότεροι αστρονόμοι πιστεύουν ότι τα ORCS είναι μεγάλα, μακρινά αντικείμενα – και πολλοί φαίνεται να περικλείουν έναν γαλαξία στο κέντρο τους. Πολλοί γαλαξίες περιέχουν κεντρικές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες μπορούν να καταναλώσουν την περιβάλλουσα ύλη και να εκτοξεύσουν πίδακες υλικού προς αντίθετες κατευθύνσεις. Αυτά μπορούν να εμφανιστούν στα ραδιοκύματα ως δύο γιγάντιοι λοβοί όταν χτυπήσουν αέριο που περιβάλλει τον γαλαξία.

Οι γαλαξίες μπορούν επίσης να εκτοξεύσουν συντρίμμια όταν η κεντρική τους μαύρη τρύπα καταναλώνει ένα ολόκληρο αστέρι – ένα “γεγονός παλιρροϊκής διαταραχής” – ή όταν οι γαλαξίες συγχωνεύονται και δύο μαύρες τρύπες συνενώνονται. Αλλά οι αστρονόμοι δυσκολεύτηκαν να υποστηρίξουν αυτές τις εξηγήσεις, επειδή η ραδιοεκπομπή από τα ORC είναι χωρίς χαρακτηριστικά και δεν φαίνεται να εκπέμπουν φως σε άλλα μήκη κύματος.

Τι ανακάλυψαν οι επιστήμονες

Μια ένδειξη για μια διαφορετική εξήγηση προέκυψε όταν η Alison Coil του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο και οι συνάδελφοί της χρησιμοποίησαν ένα από τα τηλεσκόπια Keck στη Χαβάη για να παρατηρήσουν σε οπτικά μήκη κύματος ένα ORC γνωστό ως ORC4. Ανακάλυψαν φθορίζον φως από άτομα οξυγόνου, γνωστό ως OII, που εμφανίζεται συνήθως όταν το υπεριώδες φως από φωτεινά νεαρά αστέρια ιονίζει το οξυγόνο στα γύρω νέφη αερίων. Όταν τα ιόντα ανακτήσουν τα ηλεκτρόνια τους, φθορίζουν. Ως αποτέλεσμα, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν το OII για να μετρήσουν πόσοι σχηματισμοί άστρων συμβαίνουν σε έναν γαλαξία.

Αλλά το σήμα OII από το ORC4 κάλυπτε σχεδόν ολόκληρο τον γαλαξία και ήταν 10 φορές πιο φωτεινό από το κανονικό, λέει η Coil. «Υπήρχε μια τρελή ποσότητα OII, πολύ μεγαλύτερη από ό,τι συνήθως». Το αέριο έδειξε επίσης ένα πολύ μεγαλύτερο εύρος ταχυτήτων από το αναμενόμενο, υποδηλώνοντας ότι αναδεύεται έντονα. «Τι μπορεί να σημαίνει αυτό;» Το πηνίο ανακαλεί τη σκέψη.

Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο υπολογιστή, που περιγράφεται σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Nature, η Coil και οι συνάδελφοί της πιστεύουν ότι έχουν μια απάντηση. Το σενάριο που ταιριάζει καλύτερα στα δεδομένα είναι ότι 1 δισεκατομμύριο χρόνια νωρίτερα, ο γαλαξίας στο κέντρο του ORC4 υπέστη μια σύντομη αλλά έντονη περίοδο σχηματισμού άστρων. Τέτοιες «αστρικές εκρήξεις» τείνουν να παράγουν μεγάλα αστέρια που καίγονται έντονα και γρήγορα ξεμένουν από καύσιμα, έτσι μετά από μερικά εκατομμύρια χρόνια τα αστέρια εκρήγνυνται ως σουπερνόβα. Αυτή η ατράκτουρα εκρήξεων σε γρήγορη διαδοχή παράγει έναν ισχυρό γαλαξιακό άνεμο που φυσά αέριο έξω από τον γαλαξία.

Όταν αυτός ο άνεμος χτυπά το λεπτό αέριο έξω από τον γαλαξία, δημιουργεί ένα ωστικό κύμα. Αυτό που βλέπουν οι συστοιχίες ραδιοφώνου στην περίπτωση του ORC4 είναι αυτό το ωστικό κύμα αφού μεγάλωσε σε τεράστιο μέγεθος και επιβραδύνθηκε, 1 δισεκατομμύριο χρόνια αργότερα. Μέσα στο κρουστικό κύμα, τα γρήγορα κινούμενα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τις γραμμές μαγνητικού πεδίου και παράγουν ακτινοβολία γνωστή ως φως σύγχροτρον. Στο παλαιωμένο ωστικό κύμα του ORC4, αυτές οι περιστροφές είναι χαλαρές και παράγουν τα ραδιοκύματα που φαίνονται στο ORC4.

Το μοντέλο προέβλεψε επίσης ότι σε μια τόσο σύντομη, απότομη αστρική έκρηξη, το ουραίο άκρο του γαλαξιακού ανέμου μπορεί να σταματήσει και να αρχίσει να πέφτει πίσω προς τον γαλαξία. Στη συνέχεια παράγει ένα δεύτερο ωστικό κύμα καθώς μπαίνει ξανά στον γαλαξία, το οποίο θα μπορούσε να ιονίσει περισσότερα άτομα οξυγόνου και να εξηγήσει την ασυνήθιστη παραγωγή φωτός OII. Αν και η έκταση της εκπομπής OII είναι το ένα δέκατο του ραδιοκύκλου, «σχεδόν σίγουρα θα υπάρχει σύνδεση μεταξύ των δύο», λέει ο Omar.

Το μοντέλο δεν αποκαλύπτει τι προκάλεσε την έκρηξη σχηματισμού αστεριών στην αρχή. Αλλά η ιδέα της Coil είναι ότι πυροδοτήθηκε από μια συγχώνευση γαλαξιών παρόμοιου μεγέθους. Τέτοιες συγχωνεύσεις συμπιέζουν τα νέφη αερίων και πυροδοτούν τον σχηματισμό αστεριών. Η ομάδα ελπίζει να επιβεβαιώσει το μοντέλο της εξετάζοντας το ORC4 με περισσότερες λεπτομέρειες με τον Keck και μελετώντας πολλά άλλα με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο της Ευρώπης στη Χιλή.

Η επιβεβαίωση θα έκανε περισσότερα από το να λύσει απλώς το μυστήριο του ORC. Θα έδινε επίσης στους αστρονόμους νέες γνώσεις σχετικά με τις εκρήξεις αστεριών και τις επιπτώσεις τους. Οι γαλαξιακές άνεμοι που παράγουν είναι δύσκολο να ανιχνευθούν μόλις αναδυθούν από τον γαλαξία. Τα ORC, από την άλλη πλευρά, είναι «ένα κατάλοιπο μιας παρελθούσας εκροής που έχει μεγαλώσει σε τεράστιο μέγεθος», λέει ο Coil, επιτρέποντας στους αστρονόμους να «ιχνηλατήσουν αέριο πολύ έξω από τον γαλαξία». Ο Sarbadhicary συμφωνεί και λέει ότι η εκμάθηση της χρήσης ORC για την παρακολούθηση προηγούμενων εκροών αερίου θα ήταν «πολύ σημαντική για το πεδίο».

Scroll to Top