Странные круглые объекты, наблюдаемые в космосе, наконец-то могут быть объяснены

В 2019 году я и мои коллеги обнаружили жуткие светящиеся кольца в небе с помощью радиотелескопа ASKAP компании CSIRO в Западной Австралии. Кольца не были похожи ни на что, виденное ранее, и мы понятия не имели, что это такое.

Мы назвали их странными радиокругами, или ОРК. Они по-прежнему остаются загадкой, но новые данные, полученные с помощью южноафриканского телескопа MeerKAT, помогают нам разгадать эту тайну.

Теперь мы видим, что в центре каждого ОРК находится галактика, слишком слабая, чтобы ее можно было обнаружить раньше. Скорее всего, эти круги представляют собой огромные взрывы горячего газа размером около миллиона световых лет, исходящие из центральной галактики.

Наша статья с этими результатами прошла рецензирование и принята к публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Пристальный взгляд

Теперь у нас есть прекрасные изображения одного из этих колец, сделанные с помощью южноафриканского радиотелескопа MeerKAT, на которых ОРК видна в потрясающих деталях.

Например, MeerKAT видит небольшой сгусток радиоизлучения в центре кольца, который совпадает с далекой галактикой. Теперь мы абсолютно уверены, что эта галактика породила ОРК.

Мы видим эти центральные галактики и в других ОРК, все на огромных расстояниях от Земли. Теперь мы считаем, что эти кольца окружают далекие галактики на расстоянии около миллиарда световых лет, что означает, что кольца огромны - около миллиона световых лет в поперечнике.

Моделирование слабого облачного радиоизлучения, которое MeerKAT обнаруживает внутри колец, позволяет предположить, что кольца являются краями сферической оболочки, окружающей галактику, как взрывная волна от гигантского взрыва в галактике.

Они выглядят как кольца, а не как шары, только потому, что сфера кажется ярче по краям, где больше материала вдоль линии визирования, подобно мыльному пузырю.

Выше: Художественный портрет странных радиокругов, выходящих из центральной галактики. Считается, что кольцам потребовался 1 миллиард лет, чтобы достичь того размера, который мы видим сегодня. Кольца настолько велики (миллионы световых лет в поперечнике), что они расширились за пределы других галактик. (Сэм Мурфилд/CSIRO)

Энергичные электроны

MeerKAT также составил карту поляризации радиоволн, которая говорит нам о магнитном поле в кольце. Наше изображение поляризации показывает магнитное поле, идущее вдоль края сферы.

Это говорит о том, что взрыв в центральной галактике привел к столкновению раскаленной ударной волны с плотным газом за пределами галактики. Возникшая ударная волна зарядила электроны в газе, заставив их вращаться по спирали вокруг магнитного поля, генерируя радиоволны.

Сверху: Линии по краю ОРК показывают направление магнитного поля. Подобное круговое магнитное поле указывает на то, что оно было сжато ударной волной от центральной галактики.

Большой сюрприз от MeerKAT заключается в том, что внутри кольца мы видим несколько изогнутых нитей радиоизлучения. Мы до сих пор не знаем, что это такое.

Но мы знаем, что сфера настолько огромна, что, вырвавшись из центральной галактики, она поглотила другие галактики. Возможно, нити - это следы газа, оторванного от галактик проходящей ударной волной?

Столкновение черных дыр или рождение миллионов звезд?

Главный вопрос, конечно, в том, что вызвало взрыв. Мы изучаем две возможности.

Одна из них заключается в том, что они были вызваны слиянием двух сверхмассивных черных дыр. При таком "слиянии" высвобождается огромное количество энергии, достаточное для возникновения ОРК.

Другая возможность заключается в том, что в центральной галактике произошел "звездный взрыв", в результате которого миллионы звезд внезапно родились из газа в галактике. В результате такого звездного взрыва горячий газ вырывается из галактики, вызывая сферическую ударную волну.

И слияние черных дыр, и вспышки звездообразования происходят редко, что объясняет, почему ОРК так редки (до сих пор было зарегистрировано всего пять случаев).

Загадка ОРК еще не решена, и нам предстоит еще многое узнать об этих загадочных кольцах в небе. Пока что мы обнаружили их только с помощью радиотелескопов - мы ничего не видим от колец в оптическом, инфракрасном или рентгеновском диапазонах волн.

Лучший обзор

Чтобы узнать больше, нам нужен инструмент еще более чувствительный, чем MeerKAT и ASKAP. К счастью, мировое астрономическое сообщество строит именно такую обсерваторию - Square Kilometre Array (SKA), международный проект с телескопами в Южной Африке и Австралии.

ASKAP и MeerKAT были построены для тестирования площадок и технологий для SKA. Помимо своей роли предшественников SKA, оба телескопа были чрезвычайно успешны сами по себе, сделав крупные открытия в первые годы работы.

Поэтому их успех в обнаружении и изучении ОРК является хорошим предзнаменованием для SKA.

Эти два телескопа также прекрасно дополняют друг друга: ASKAP превосходно справляется с обзором больших участков неба и поиском новых объектов, а MeerKAT не имеет себе равных в приближении этих объектов и их изучении с более высокой чувствительностью и разрешением.

SKA обещает превзойти обе системы. Несомненно, SKA обнаружит еще много ОРК, а также сможет исследовать их, чтобы узнать, что они говорят нам о жизненном цикле галактик.The Conversation

Рэй Норрис, профессор, факультет естественных наук, Университет Западного Сиднея.