Самое четкое изображение таинственных «радиокругов» показывает их связь со сверхмассивными черными дырами
Впервые обнаруженные австралийским радиотелескопом ASKAP в 2019 году, ORC — «Странные радиокруги» — быстро стали объектом восхищения. Теории об их происхождении варьируются от галактических ударных волн до «горловины» червоточины (самая узкая точка в туннеле, соединяющем две отдельные области пространства-времени). Недавно международная группа астрономов, используя самые мощные в мире радиотелескопы, получила новое детальное изображение, дающее дополнительную информацию, помогающую уточнить теории.
История этих загадочных новых небесных объектов начнется в сентябре 2019 года. Изучая новые данные с 36 антенн, составляющих сеть радиотелескопов Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) в Западной Австралии, астрономы обнаружили в небе странные формы, не похожие ни на один известный объект. Один из этих объектов выглядел как «призрачный круг радиоизлучения, который, казалось, висел в пространстве, как круг дыма«.
Хотя команда Рэя Норриса из Организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) в начале 2021 года опубликовала всестороннее исследование по наблюдению четырех таких невиданных явлений, сокращенно называемых ORC, они остаются загадкой. Норрис сказал о результатах исследования: «Довольно быстро мы поняли, что это действительно что-то совсем другое. Это что-то совсем новое«.
С тех пор исследователи смогли найти и описать пять различных ORC, все из похожих регионов космоса. Странные радиокруги имеют размер около миллиона световых лет в поперечнике. Поэтому они больше, чем самые крупные спиральные галактики. Из пяти подтвержденных ORC астрономы видели галактики в центре трех из них, что позволяет предположить, что круги могли образоваться в результате галактического процесса. Что делает их еще более интересными, так это то, что они видны только в радиотелескопы.
Недавно профессор Норрис и его коллеги использовали телескоп MeerKAT в Южной Африке для получения самого четкого на сегодняшний день изображения ORC в попытке выяснить происхождение этих загадочных объектов. Информация об их открытии опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
На сегодняшний день, по оценкам астрономов, в космосе находится около 1000 ORC. Так как они не похожи ни на что известное, специалисты поэтому рассматривают явления, которые могли бы существовать, но еще не наблюдались.
Наблюдения Норриса и его коллег были сосредоточены на самом первом обнаруженном ORC. Результаты помогли определить размер и расстояние ORC. Их ширина составляет около миллиона световых лет, что примерно в 16 раз больше Млечного Пути. Любопытно, что они, по-видимому, сосредоточены в галактиках с активными сверхмассивными черными дырами в их ядрах, которые могут дать ключ к разгадке их происхождения. Профессор Норрис пояснил в своем заявлении: «Мы знаем, что ORC — это кольца слабого радиоизлучения, окружающие галактику с очень активной черной дырой в центре, но мы еще не знаем, что их вызывает и почему они так редки«.
Более того, эти ORC имеют сложную структуру, содержащую несколько внутренних кругов. Изображения, полученные в ходе исследования, позволили команде составить карты поляризации излучения и спектрального индекса. На этом поляризационном изображении видно магнитное поле, идущее вдоль края сферы. Это позволяет предположить, что взрыв в центральной галактике привел к столкновению горячей струи с плотным газом за пределами галактики. Возникшая ударная волна затем возбудила электроны в газе, заставив их вращаться вокруг магнитного поля, генерируя радиоволны. Норрис говорит: «Большой сюрприз результата MeerKAT заключается в том, что в кольце мы видим несколько изогнутых нитей радиоизлучения. Мы до сих пор не знаем, что это такое«.
Тем не менее исследователи считают, что сфера настолько огромна, что во время взрыва внутри центральной галактики она поглотила другие галактики. Тогда наблюдаемые нити будут представлять собой шлейфы газа, вырванного из галактик проходящей ударной волной.
Благодаря этим наблюдениям они выдвинули три основные гипотезы о происхождении этих ORC. 1) Они могли быть остатками огромного взрыва в центре галактики-хозяина, похожего на слияние двух сверхмассивных черных дыр; 2) они могут быть мощными струями энергичных частиц, вылетающими из центра галактики; 3) наконец, они могли исходить от остаточной энергии вспышек звездообразования.
Профессор Элейн Сэдлер, главный научный сотрудник Австралийского национального телескопа CSIRO, в который входит ASKAP, сказала, что на данный момент ASKAP и MeerKAT работают вместе, чтобы найти и описать эти объекты быстро и эффективно. «Почти все астрономические проекты подкрепляются международным сотрудничеством — как с вовлеченными группами людей, так и с доступными технологиями. ASKAP и MeerKAT являются предшественниками международного проекта SKA. Наше развивающееся понимание странных радиокругов стало возможным благодаря совместной работе этих взаимодополняющих телескопов«.
Чтобы действительно понять эти странные радиокруги, ученым понадобится доступ к еще более чувствительным радиотелескопам, таким как обсерватория Square Kilometre Array (SKA). Это глобальный проект, который будет развернут межправительственной организацией, находящейся в стадии разработки, которая будет размещена в радиообсерватории Джодрелл Бэнк в Великобритании, к югу от Манчестера. Его поддерживают более десятка стран, включая Великобритания, Австралия, Южная Африка, Франция, Канада, Китай и Индия.
Проще говоря, SKA — это антенная решетка с общей площадью сбора данных в один квадратный километр. Когда он начнет функционировать в 2027 году, это будет самый большой радиотелескоп в мире. Она состоит из двух инфраструктур, расположенных в беспрецедентном диапазоне радиоволн. В Южной Африке среднечастотный прибор будет состоять из 197 тарелок. Второй низкочастотный прибор будет состоять из 131 000 антенн, расположенных в Австралии.
Профессор Норрис заключает: «Нет сомнений, что телескопы SKA, когда они будут построены, обнаружат гораздо больше ORC и смогут рассказать нам больше о жизненном цикле галактик. Пока SKA не вступил в строй, ASKAP и MeerKAT готовы совершить революцию в нашем понимании Вселенной быстрее, чем когда-либо прежде«. Таким образом, загадка ORC остается неразгаданной, а Вселенная далека от того, чтобы раскрыть все свои тайны.