O structură neobișnuită cu inele duble, observată în spațiu cu ajutorul unor oameni de știință cetățeni, s-a dovedit a fi o raritate cosmică.
Anomalia cerească, surprinsă de un radiotelescop, este un cerc radio ciudat, unul dintre cele mai rare și misterioase obiecte din univers, a declarat Dr. Ananda Hota, autorul principal al unui studiu publicat pe 2 octombrie în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Cercurile radio ciudate, cunoscute și sub numele de ORC, sunt probabil alcătuite din plasmă magnetizată – gaz încărcat puternic influențat de câmpuri magnetice – și sunt atât de masive încât galaxii întregi se află în centrele lor. Acoperind sute de mii de ani-lumină, acestea ajung adesea la o dimensiune de 10 până la 20 de ori mai mare decât galaxia noastră, Calea Lactee. Dar sunt și incredibil de slabe și, de obicei, detectabile doar prin lumină radio.
Cercul radio ciudat recent descoperit, numit RAD J131346.9+500320, este cel mai îndepărtat cunoscut până în prezent, situat la 7,5 miliarde de ani-lumină de Pământ – și primul descoperit de oamenii de știință. De asemenea, este doar al doilea cerc radio ciudat care are două inele.
„ORC-urile se numără printre cele mai bizare și frumoase structuri cosmice pe care le-am văzut vreodată – și ar putea conține indicii vitale despre modul în care galaxiile și găurile negre evoluează împreună”, a scris Hota, profesor asistent la Centrul pentru Excelență în Științe de Bază al departamentului de energie atomică al Universității din Mumbai, într-un e-mail.
Un salt uriaș pentru știința cetățenească
Cercuri radio ciudate au fost descoperite pentru prima dată acum aproximativ șase ani, dar structurile rămân în mare parte evazive.
Hota este directorul și cercetătorul principal al RAD@home Astronomy Collaboratory, o comunitate online deschisă oricui are studii științifice. Astronomii îi antrenează pe utilizatori să recunoască tipare în zonele slabe și neclare ale undelor radio și să analizeze imagini astronomice, a explicat Hota.
Cercul radio ciudat recent descoperit a apărut în datele de la telescopul Low Frequency Array (LOFAR), care este alcătuit din mii de antene din Olanda și din întreaga Europă pentru a crea un radiotelescop de dimensiuni mari. Este cel mai mare și mai sensibil radiotelescop care funcționează la frecvențe joase.
Deși participanții la RAD@home nu au fost instruiți în mod specific să caute cercuri radio ciudate, structura neobișnuită a inelelor duble a ieșit în evidență, marcând primul cerc radio ciudat identificat folosind LOFAR. Inelele par să se intersecteze, ceea ce cercetătorii cred că se datorează punctului nostru de observație de pe Pământ, dar probabil sunt separate în spațiu. Perechea se întinde pe o lungime de 978.469 de ani-lumină. Un an-lumină este distanța pe care lumina o parcurge într-un an, sau 5,88 trilioane de mile (9,46 trilioane de kilometri).
„Această lucrare arată cum astronomii profesioniști și oamenii de știință cetățeni pot împinge împreună limitele descoperirii științifice”, a spus Hota.
Astronomii au crezut cândva că acele cercuri radio ciudate ar putea fi gâturile găurilor de vierme, unde de șoc de la coliziunile găurilor negre sau ale galaxiilor care fuzionează sau jeturi puternice care pompează particule energetice.
„Sugerem că un eveniment exploziv major a avut loc în galaxia centrală”, a spus Hota. „Unda de șoc sau unda de șoc rezultată ar fi putut reîncărca nori antici de plasmă magnetizată, făcându-i să strălucească din nou ca inele radio.”
Norii de plasmă au fost probabil creați inițial de jeturi de material eliberate de gaura neagră supermasivă a galaxiei, a explicat Hota. O nouă undă de șoc a iluminat, în esență, „fumul” lăsat în urmă de activitatea trecută a galaxiei, a adăugat el.
Găurile negre nu înghit direct stelele, gazul și praful. În schimb, materialul respectiv cade într-un disc rotativ în jurul găurii negre. Pe măsură ce resturile se mișcă în spirală mai rapid, acestea se supraîncălzesc. Câmpurile magnetice puternice din jurul găurilor negre ajută la canalizarea acestor particule energetice, supraîncălzite, departe de găurile negre, în jeturi care ating aproape viteza luminii.
Echipa de știință cetățenească a observat, de asemenea, două cercuri radio ciudate suplimentare în două galaxii diferite, inclusiv unul situat la capătul unui jet puternic care are o curbă ascuțită, rezultând un inel radio cu o lățime de aproximativ 100.000 de ani-lumină.
Ambele cercuri radio ciudate se află în galaxii situate în roiuri mai mari de galaxii, ceea ce înseamnă că jeturile lansate din găurile lor negre supermasive interacționează cu plasma fierbinte din jur, ceea ce ar putea ajuta la modelarea inelelor radio, a spus Hota.
„Aceste descoperiri arată că ORC-urile și inelele radio nu sunt curiozități izolate – ele fac parte dintr-o familie mai largă de structuri plasmatice exotice modelate de jeturile găurilor negre, vânturi și mediile acestora”, a declarat într-un comunicat coautorul studiului, Dr. Pratik Dabhade, profesor asistent în cadrul diviziei de astrofizică a Centrului Național pentru Cercetări Nucleare din Varșovia, Polonia.
Ray Norris, astrofizician la Organizația de Cercetare Științifică și Industrială a Commonwealth-ului din Australia, care a condus descoperirea cercurilor radio ciudate, a fost încântat să vadă o descoperire a fenomenului folosind telescopul LOFAR – și cu ajutorul științei cetățenești.
Este dificil să antrenezi inteligența artificială să detecteze cercuri radio ciudate, deoarece există atât de puține exemple cunoscute, a spus el.
„ORC-urile sunt foarte greu de găsit, dar știm că trebuie să existe sute în date”, a spus Norris. „În acest moment, știința cetățenească pare a fi cea mai bună abordare, iar acești oameni par să facă o treabă excelentă.”
Puzzle-uri galactice persistente
Descoperirea celui mai îndepărtat cerc radio ciudat de până acum permite cercetătorilor să privească eficient înapoi în timp. Echipa consideră că fenomenul ar putea servi ca o modalitate de înregistrare și conservare a evenimentelor antice, violente, care au modelat galaxiile cu miliarde de ani în urmă.
Lumina provenită de la cercul radio a călătorit timp de 7,5 miliarde de ani pentru a ajunge pe Pământ și ar putea oferi informații despre rolurile pe care cercurile radio ciudate le joacă în evoluția galaxiilor pe diferite intervale de timp, aspect care nu este bine cunoscut.
„Studiindu-le de-a lungul diferitelor perioade cosmice, putem începe să dezvăluim cum astfel de izbucniri energetice influențează gazul din jur și declanșează sau suprimă formarea stelelor”, a remarcat Hota. „Descoperirea noastră împinge limita cunoscută a ORC-urilor la aproape jumătate din vârsta Universului, oferind indicii vitale despre originile lor și legătura cu ciclul de viață mai larg al galaxiilor.”
Multe întrebări persistă despre cercurile radio ciudate, inclusiv de ce astronomii le observă doar la dimensiuni atât de mari. Hota și Dabhade vor să știe dacă cercurile se extind din bule mai mici, nedetectabile. Și dacă cercurile radio ciudate apar într-adevăr din fuziunile galaxiilor sau ale găurilor negre supermasive, de ce nu sunt observate mai frecvent?
Va fi nevoie de ajutorul oamenilor de știință cetățeni și de telescoape de generație următoare, precum sistemul transcontinental Square Kilometre Array din Africa de Sud și Australia, pentru a răspunde la astfel de întrebări.
Acum în construcție și se așteaptă să fie finalizat în 2028, rețeaua va include mii de antene parabolice și până la un milion de antene de joasă frecvență pentru a crea cel mai mare radiotelescop din lume.
Chiar dacă aceste antene și antene parabolice vor fi situate în două părți diferite ale lumii, ele vor forma un singur telescop cu o suprafață de colectare de peste 1 milion de metri pătrați (386.102 mile pătrate), permițând astronomilor să studieze întregul cer mult mai rapid ca niciodată.
SKA și alte telescoape în curs de dezvoltare vor putea observa cercurile radio ciudate mult mai detaliat, ajutând astronomii să afle mai multe despre evoluția găurilor negre și a galaxiilor.
