منابع رادیویی عجیب در خوشه کهکشان دور از درک ما سرپیچی می کنند

کیهان مملو از خوشه‌های کهکشانی است – ساختارهای عظیمی که در تقاطع‌های وب کیهانی. یک خوشه می تواند میلیون ها سال نوری وسعت داشته باشد و از صدها یا حتی هزاران کهکشان تشکیل شده باشد.

با این حال، این کهکشان ها تنها چند درصد از کل جرم یک خوشه را نشان می دهند. حدود ۸۰ درصد آن ماده تاریک است و بقیه یک “سوپ” پلاسمای داغ است: گاز گرم شده است. بیش از ۱۰,۰۰۰,۰۰۰ ℃ و با میدان های مغناطیسی ضعیف در هم تنیده شده است.

ما و تیم بین المللی همکارانمان مجموعه ای از اشیاء رادیویی به ندرت مشاهده شده را شناسایی کرده ایم – یک یادگار رادیویی، یک هاله رادیویی و گسیل رادیویی فسیلی – در یک به ویژه خوشه کهکشانی پویا به نام آبل ۳۲۶۶. آنها نظریه های موجود در مورد منشاء چنین اجرام و ویژگی های آنها را به چالش می کشند.

(کریستوفر رایزلی، با استفاده از داده های ASKAP، ATCA، XMM-Newton و Dark Energy Survey)

بالا: خوشه برخوردی Abell 3266 که در سراسر طیف الکترومغناطیسی دیده می‌شود، با استفاده از داده‌های ASKAP و ATCA (رنگ‌های قرمز/نارنجی/زرد)، XMM-Newton (آبی) و برچسب انرژی تاریک بررسی (نقشه پس‌زمینه).

آثار، هاله‌ها و فسیل‌ها

خوشه‌های کهکشانی به ما امکان می دهد طیف گسترده ای از فرآیندهای غنی – از جمله مغناطیس و فیزیک پلاسما – را در محیط هایی که نمی توانیم در آزمایشگاه های خود بازآفرینی کنیم، مطالعه کنیم.

هنگامی که خوشه ها با یکدیگر برخورد می کنند، مقادیر زیادی انرژی وارد بدن می شود. ذرات پلاسمای داغ که انتشار رادیویی ایجاد می کند. و این انتشار در اشکال و اندازه‌های مختلفی وجود دارد.

«آثار رادیویی» یک نمونه است. آنها قوسی شکل هستند و به سمت حومه یک خوشه می نشینند، با امواج ضربه ای که در پلاسما حرکت می کنند، که باعث جهش در چگالی یا فشار می شوند و به ذرات انرژی می دهند، نیرو می گیرند. نمونه‌ای از موج ضربه‌ای روی زمین، رونق صوتی است که زمانی اتفاق می‌افتد که یک هواپیما دیوار صوتی را می‌شکند.

«هاله‌های رادیویی» منابع نامنظمی هستند که به سمت مرکز خوشه قرار دارند. انرژی آنها توسط تلاطم در پلاسمای داغ تامین می شود که به ذرات انرژی می دهد. ما می دانیم که هاله ها و بقایای هر دو در اثر برخورد بین خوشه های کهکشانی ایجاد می شوند – با این حال بسیاری از جزئیات شن و ماسه ای آنها مبهم باقی می مانند.

سپس منابع رادیویی “فسیلی” وجود دارد. اینها بقایای رادیویی از مرگ یک سیاهچاله کلان پرجرم در مرکز یک کهکشان رادیویی هستند.

وقتی در حال عمل هستند، سیاه چاله ها به جت های عظیم شلیک می کنند پلاسما بسیار فراتر از خود کهکشان. با تمام شدن سوخت و خاموش شدن آنها، جت ها شروع به پراکندگی می کنند. بقایای آن چیزی است که ما به عنوان فسیل رادیویی تشخیص می دهیم.

Abell 3266

مقاله جدید، منتشر شده در اعلامیه های ماهانه انجمن سلطنتی نجوم، مطالعه بسیار دقیقی از یک خوشه کهکشانی به نام آبل ۳۲۶۶ ارائه می دهد.

باید میزبان آثار و هاله‌ها باشد – هنوز هیچ کدام تا این اواخر شناسایی نشده بود.

پیگیری کار. با استفاده از Murchison Widefield Array قبل از امسال، از داده‌های جدید تلسکوپ رادیویی ASKAP و آرایه فشرده تلسکوپ استرالیا (ATCA) برای مشاهده جزئیات بیشتر آبل ۳۲۶۶.

داده های ما تصویر پیچیده ای را ترسیم می کنند. می توانید این را در تصویر اصلی مشاهده کنید: رنگ های زرد ویژگی هایی را نشان می دهند که در آن ورودی انرژی فعال است. مه آبی نشان دهنده پلاسمای داغ است که در طول موج های اشعه ایکس گرفته شده است.

رنگ های قرمزتر ویژگی هایی را نشان می دهند که فقط در فرکانس های پایین تر قابل مشاهده هستند. این بدان معناست که این اشیاء قدیمی تر هستند و انرژی کمتری دارند. یا انرژی زیادی را در طول زمان از دست داده‌اند، یا هرگز چیز زیادی برای شروع نداشتند.

یادگار رادیویی با رنگ قرمز در نزدیکی پایین تصویر قابل مشاهده است (برای بزرگنمایی به زیر مراجعه کنید). و داده‌های ما در اینجا ویژگی‌های خاصی را نشان می‌دهند که قبلاً هرگز در آثاری دیده نشده‌اند.

(کریستوفر رایزلی، با استفاده از داده‌های ASKAP، ATCA، XMM-Newton و Dark Energy Survey)

بالا: یادگار «راه اشتباه» در آبل ۳۲۶۶ در اینجا با رنگ‌های زرد/نارنجی/قرمز نشان‌دهنده روشنایی رادیو نشان داده شده است.

شکل مقعر آن نیز غیرعادی است. این نام را به عنوان یک یادگار “راه اشتباه” به دست آورده است. به طور کلی، داده‌های ما درک ما را از نحوه ایجاد آثار باقی می‌ماند، و ما همچنان در حال کار برای رمزگشایی فیزیک پیچیده پشت این اجرام رادیویی هستیم.

بقایای باستانی یک سیاه‌چاله عظیم.

فسیل رادیویی، که در سمت راست بالای تصویر اصلی (و همچنین در پایین) دیده می‌شود، بسیار کمرنگ و قرمز است که نشان‌دهنده قدیمی بودن آن است. ما معتقدیم که این انتشار رادیویی در اصل از کهکشان در سمت چپ پایین، با یک سیاهچاله مرکزی که مدت‌هاست خاموش شده بود، آمده است.

(کریستوفر رایزلی، با استفاده از داده‌های ASKAP، ATCA، XMM-Newton، و بررسی انرژی تاریک)

در بالا: فسیل رادیویی در آبل ۳۲۶۶ در اینجا با رنگ‌های قرمز و خطوط نشان داده شده است که روشنایی رادیو اندازه‌گیری شده توسط ASKAP را نشان می‌دهد و رنگ‌های آبی پلاسمای داغ را نشان می‌دهد. فلش فیروزه‌ای به کهکشانی اشاره می‌کند که فکر می‌کنیم زمانی انرژی فسیل را تامین می‌کرد.

بهترین مدل‌های فیزیکی ما به سادگی نمی‌توانند با داده‌ها مطابقت داشته باشند. این شکاف‌هایی را در درک ما از چگونگی تکامل این منابع نشان می‌دهد – شکاف‌هایی که ما در تلاش برای پر کردن آن‌ها هستیم.

در نهایت، با استفاده از یک الگوریتم هوشمندانه، تصویر اصلی را از فوکوس خارج کردیم تا به دنبال انتشار بسیار ضعیف و نامرئی باشیم. با وضوح بالا، کشف اولین تشخیص هاله رادیویی در آبل ۳۲۶۶ (به زیر مراجعه کنید).

(کریستوفر رایزلی، با استفاده از داده‌های ASKAP، ATCA، XMM-Newton و Dark Energy Survey)

بالا: هاله رادیویی در Abell 3266 در اینجا با رنگ های قرمز و خطوط نشان داده شده است که روشنایی رادیو اندازه گیری شده توسط ASKAP را نشان می دهد و رنگ های آبی که پلاسمای داغ را نشان می دهد. منحنی فیروزه ای منقطع مرزهای بیرونی هاله رادیویی را مشخص می کند.

به سوی آینده

این آغاز راه به سوی درک Abell 3266 است. ما یک مورد را کشف کرده ایم. انبوهی از اطلاعات جدید و دقیق، اما مطالعه ما سؤالات بیشتری را ایجاد کرده است.

تلسکوپی که ما استفاده کردیم، پایه‌های علم انقلابی را از آرایه کیلومتر مربع. مطالعاتی مانند مطالعات ما به اخترشناسان اجازه می‌دهد آنچه را که ما نمی‌دانیم کشف کنند – اما مطمئن باشید که ما به آن پی خواهیم برد.

ما مردم گومرو را به عنوان صاحبان سنتی سایت تصدیق می‌کنیم. جایی که ATCA در آن قرار دارد، و مردم Wajarri Yamatji به عنوان صاحبان سنتی سایت رصدخانه رادیو اخترشناسی مورچیسون، جایی که ASKAP و آرایه میدان وسیع Murchison در آن قرار دارند.

کریستوفر رایزلی، پژوهشگر، دانشگاه دی بولونیا و تسا ورنستروم، پژوهشگر ارشد، The Unive rsity of Western Australia.

این مقاله از The Conversation تحت یک بازنشر شده است. مجوز Creative Commons. مقاله اصلی.