галактика. RAD@home Astronomy Collaboratory (Индия)
Необичайна структура с двоен пръстен, забелязана в космоса с помощта на граждански учени, се оказа космическа рядкост.
Небесната аномалия, заснета от радиотелескоп, е странен радиокръг, един от най-редките и мистериозни обекти във Вселената, каза д-р Ананда Хота, водещ автор на изследване, публикувано на 2 октомври в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Странните радиокръгове, известни още като ORC, вероятно се състоят от намагнетизирана плазма – зареден газ, който е силно повлиян от магнитни полета – и са толкова масивни, че цели галактики се намират в центровете им. Обхващайки стотици хиляди светлинни години, те често достигат 10 до 20 пъти размера на нашата галактика Млечен път. Но те са също така изключително слаби и обикновено се откриват само чрез радио светлина.
Новооткритият странен радиокръг, наречен RAD J131346.9+500320, е най-отдалеченият, известен до момента, разположен на 7,5 милиарда светлинни години от Земята – и първият, открит от граждански учени. Това е и едва вторият странен радиокръг, който има два пръстена.
„ORC са сред най-странните и красиви космически структури, които някога сме виждали – и те може да съдържат жизненоважни улики за това как галактиките и черните дупки еволюират съвместно, ръка за ръка“, пише в имейл Хота, доцент в Центъра за върхови постижения в основните науки към катедрата по атомна енергия към Университета в Мумбай.
Гигантски скок за гражданската наука
Странни радиовръзги бяха открити за първи път преди около шест години, но структурите остават до голяма степен неуловими.
Хота е директор и главен изследовател на RAD@home Astronomy Collaboratory, онлайн общност, отворена за всеки с научен опит. Астрономите обучават потребителите да разпознават модели в слаби, размити петна от радиовълни и да анализират астрономически изображения, обясни Хота.
Новооткритият странен радиокръг се появи в данни от телескопа Low Frequency Array (LOFAR), който се състои от хиляди антени в Холандия и в цяла Европа, за да създаде един голям радиотелескоп. Това е най-големият и най-чувствителният радиотелескоп, работещ на ниски честоти.
Въпреки че участниците в RAD@home не са били специално обучени да търсят странни радиокръгове, необичайната структура с два пръстена се откроява, отбелязвайки първия странен радиокръг, идентифициран с помощта на LOFAR. Пръстените изглежда се пресичат, което според изследователите се дължи на нашата гледна точка от Земята, но вероятно са разделени в космоса. Двойката се простира на 978 469 светлинни години. Светлинна година е разстоянието, което светлината изминава за една година, или 5,88 трилиона мили (9,46 трилиона километра).
„Тази работа показва как професионалните астрономи и гражданските учени заедно могат да разширят границите на научните открития“, каза Хота.
Астрономите някога са смятали, че странните радиовръзки може да са гърлата на червееви дупки, ударни вълни от сблъсъци на черни дупки или сливащи се галактики, или мощни струи, изпомпващи енергийни частици.
„Предполагаме, че в централната галактика се е случило голямо експлозивно събитие“, каза Хота. „Получената ударна или взривна вълна може да е реактивирала древни облаци от намагнетизирана плазма, карайки ги да светят отново, докато радио звънят.“
Плазмените облаци вероятно са били създадени първоначално от струи материал, освободени от свръхмасивната черна дупка на галактиката, обясни Хота. Нова ударна вълна по същество е осветила „дима“, оставен от миналата активност на галактиката, добави той.
Черните дупки не поглъщат директно звезди, газ и прах. Вместо това, този материал пада върху въртящ се диск около черната дупка. Тъй като отломките се въртят по-бързо, те се прегряват. Мощните магнитни полета около черните дупки помагат за насочването на тези енергийни, прегряти частици далеч от черните дупки в джетове, които достигат почти скоростта на светлината.
Екипът за гражданска наука също така забеляза два допълнителни странни радиокръга в две различни галактики, включително един, разположен в края на мощна струя с остра извивка, което води до радиопръстен с ширина около 100 000 светлинни години.
И двата странни радиокръга се намират в галактики, които се намират в по-големи клъстери от галактики, което означава, че струите, изстрелвани от техните свръхмасивни черни дупки, взаимодействат с околната гореща плазма, която би могла да помогне за оформянето на радиопръстените, каза Хота.
„Тези открития показват, че ORC и радиопръстените не са изолирани куриози – те са част от по-широко семейство от екзотични плазмени структури, оформени от струи от черни дупки, ветрове и тяхната среда“, каза в изявление съавторът на изследването д-р Пратик Дабхаде, доцент в отдела по астрофизика на Националния център за ядрени изследвания във Варшава, Полша.
Рей Норис, астрофизик в Австралийската организация за научни и индустриални изследвания на Британската общност, който ръководеше откриването на странни радиовръзги, беше доволен да види откритието на феномена с помощта на телескопа LOFAR – и с гражданска наука.
Трудно е да се обучи изкуствен интелект да забелязва странни радиокръгове, защото има толкова малко известни примери, каза той.
„ORC са наистина трудни за намиране, но знаем, че в данните трябва да има стотици“, каза Норис. „В момента гражданската наука изглежда като най-добрият подход и тези хора сякаш се справят чудесно с това.“
Задържащи се галактически пъзели
Откриването на най-отдалечения странен радиовръзка досега позволява на изследователите ефективно да погледнат назад във времето. Екипът вярва, че феноменът може да служи като начин за записване и запазване на древни, бурни събития, които са оформили галактиките преди милиарди години.
Светлината от радиокръга е пътувала 7,5 милиарда години, за да достигне Земята, и би могла да даде представа за ролите, които странните радиокръгове играят в еволюцията на галактиките в различни времеви мащаби, което не е добре известно.
„Като ги изучаваме в различни космически епохи, можем да започнем да разкриваме как подобни енергийни изблици влияят на околния газ и задействат или потискат образуването на звезди“, отбеляза Хота. „Нашето откритие измества известната граница на ORC до почти половината от възрастта на Вселената, предоставяйки жизненоважни улики за техния произход и връзка с по-широкия жизнен цикъл на галактиките.“
Много въпроси остават относно странните радиокръгове, включително защо астрономите ги виждат само с толкова големи размери. Хота и Дабхаде искат да знаят дали кръговете се разширяват от по-малки мехурчета, които са неоткриваеми. И ако странните радиокръгове наистина възникват от сливания на галактики или свръхмасивни черни дупки, защо не се забелязват по-често?
За да се отговори на тези въпроси, ще е необходима помощта на граждански учени и телескопи от следващо поколение, като трансконтиненталния Square Kilometer Array в Южна Африка и Австралия.
В момента в процес на изграждане, чието завършване се очаква да приключи през 2028 г., комплексът ще включва хиляди чинии и до един милион нискочестотни антени, за да се създаде най-големият радиотелескоп в света.
Въпреки че тези чинии и антени ще бъдат в две различни части на света, те ще образуват един телескоп с площ за събиране на данни над 1 милион квадратни метра (386 102 квадратни мили), което ще позволи на астрономите да изследват цялото небе много по-бързо от всякога.
SKA и други телескопи в процес на разработка ще могат да наблюдават странните радиовръзки с много по-големи детайли, помагайки на астрономите да научат повече за еволюцията на черните дупки и галактиките.
