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Gli strani oggetti circolari osservati nello spazio possono finalmente essere spiegati

Nel 2019, io e i miei colleghi abbiamo scoperto anelli misteriosamente luminosi nel cielo usando il radiotelescopio ASKAP di CSIRO nell’Australia occidentale. Gli anelli erano diversi da qualsiasi cosa vista prima e non avevamo idea di cosa fossero.

Li chiamavamo Odd Radio Circles o ORC. Continuano a lasciarci perplessi, ma i nuovi dati del telescopio MeerKAT del Sud Africa ci stanno aiutando a risolvere il mistero.

Ora possiamo vedere che ogni ORC è centrato su una galassia troppo debole per essere individuata prima. I cerchi sono molto probabilmente enormi esplosioni di gas caldo di circa un milione di anni luce, provenienti dalla galassia centrale.

Il nostro documento che mostra questi risultati è stato sottoposto a revisione paritaria e accettato per la pubblicazione Bollettini mensili della Royal Astronomical Society.

Uno sguardo più da vicino

Ora abbiamo bellissime immagini di uno di questi anelli, scattate con il radiotelescopio MeerKAT del Sud Africa, che mostrano l’ORC con dettagli sbalorditivi.

Bolle connesse di un verde sfocato sospese nell'oscurità dello spazio costellata di stelle.(Jayanne English/MeerKAT/Dark Energy Survey.)

In alto: immagine MeerKAT (verde/grigio) del cerchio radio dispari ORC1 sovrapposto a un’immagine ottica del Dark Energy Survey.

Ad esempio, MeerKAT vede un piccolo granello di emissione radio al centro dell’anello che coincide con una galassia lontana. Ora siamo abbastanza certi che questa galassia abbia prodotto l’ORC.

Vediamo queste galassie centrali anche in altri ORC, tutti a grandi distanze dalla Terra. Ora pensiamo che questi anelli circondino galassie lontane a circa un miliardo di anni luce di distanza, il che significa che gli anelli sono enormi – circa un milione di anni luce di diametro.

Dalla modellazione della debole emissione radio nuvolosa che MeerKAT rileva all’interno degli anelli, gli anelli sembrano essere i bordi di un guscio sferico che circonda la galassia, come l’esplosione di una gigantesca esplosione nella galassia.

Sembrano solo anelli invece di sfere perché la sfera appare più luminosa ai bordi dove c’è più materiale lungo la linea di vista, simile a una bolla di sapone.

Sopra: Rappresentazione artistica di strani cerchi radio che esplodono da una galassia centrale. Si ritiene che gli anelli impieghino 1 miliardo di anni per raggiungere le dimensioni che vediamo oggi. Gli anelli sono così grandi (di milioni di anni luce di diametro) che si sono estesi oltre le altre galassie. (Sam Moorfield/CSIRO)

Elettroni energetici

MeerKAT ha anche mappato la polarizzazione delle onde radio, che ci dice qualcosa sul campo magnetico nell’anello. La nostra immagine di polarizzazione mostra un campo magnetico che corre lungo il bordo della sfera.

Ciò suggerisce che un’esplosione nella galassia centrale abbia causato la collisione di un’esplosione calda con il gas sottile al di fuori della galassia. L’onda d’urto risultante ha quindi attivato gli elettroni nel gas, facendoli girare a spirale attorno al campo magnetico, creando onde radio.

Grafico con assi direzionali e bolla arancione al centro sovrapposti a brevi linee che rappresentano il campo magnetico, formando un cerchio approssimativo(Dati di Larry Rudnick/MeerKAT)

SOPRA: Le linee attorno al bordo dell’ORC mostrano la direzione del campo magnetico. Un campo magnetico circolare come questo indica che è stato compresso da un’onda d’urto proveniente dalla galassia centrale.

Una grande sorpresa del risultato MeerKAT è che vediamo più filamenti di emissione radio curvi all’interno dell’anello. Non sappiamo ancora cosa siano.

Ma sappiamo che la sfera è così grande che ha inghiottito altre galassie mentre è esplosa dalla galassia centrale. Forse i filamenti sono tracce di gas strappato dalle galassie dall’onda d’urto che passa?

Buchi neri in collisione o nascita di milioni di stelle?

La grande domanda, ovviamente, è cosa abbia causato l’esplosione. Esaminiamo due possibilità.

Uno è che sono stati causati dalla fusione di due buchi neri supermassicci. Un tale “evento di fusione” rilascia un’enorme quantità di energia, sufficiente a creare l’ORC.

Un’altra possibilità è che la galassia centrale abbia attraversato un evento “starburst”, in cui milioni di stelle sono nate improvvisamente dal gas nella galassia. Tale esplosione stellare espelle gas caldo dalla galassia, provocando un’onda d’urto sferica.

Sia le fusioni di buchi neri che gli eventi starburst sono rari, il che spiega perché gli ORC sono così rari (finora ne sono stati segnalati solo cinque).

Gli ORC sono ancora un mistero e abbiamo ancora molto da imparare su questi misteriosi anelli nel cielo. Finora li abbiamo individuati solo con i radiotelescopi: non vediamo gli anelli a lunghezze d’onda ottiche, infrarosse o dei raggi X.

Ottieni una visuale migliore

Per saperne di più, serve uno strumento ancora più sensibile di MeerKAT e ASKAP. Fortunatamente, la comunità astronomica globale sta costruendo proprio un tale osservatorio: lo Square Kilometer Array (SKA), uno sforzo internazionale con telescopi in Sud Africa e Australia.

ASKAP e MeerKAT sono stati costruiti per testare le posizioni e la tecnologia per lo SKA. A parte il loro ruolo di precursori dello SKA, entrambi i telescopi hanno avuto un grande successo di per sé, facendo grandi scoperte nei loro primi anni di attività.

Il loro successo nella scoperta e nello studio degli ORC è quindi di buon auspicio per lo SKA.

Anche i due telescopi si completano magnificamente: ASKAP è eccellente per rilevare vaste aree del cielo e trovare nuovi oggetti, mentre MeerKAT non ha rivali nello zoomare su questi oggetti e studiarli con maggiore sensibilità e risoluzione.

SKA promette di superare entrambi. Indubbiamente, lo SKA sarà in grado di trovare molti più ORC e ​​anche di studiarli per scoprire cosa ci dicono sul ciclo di vita delle galassie.La conversazione

Ray Norris, Professore, Scuola di Scienze, Western Sydney University.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale.

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