ستارهشناسان موفق به کشف یک سامانهی دوحلقهای خیرهکننده در ژرفای کیهان شدهاند؛ ساختاری که در واقع قدرتمندترین و دورترین دایرهی رادیویی عجیب (Odd Radio Circle یا ORC) کشفشده تا امروز به شمار میرود. این کشف میتواند پرتوی واقعی بر فرآیندهایی بیفکند که چنین ساختارهای مرموزی را در کیهان شکل میدهند.
نوری که برای رسیدن به ما ۷/۷ میلیارد سال در سفر بوده، سرانجام راز تازهای را آشکار کرده است. همکاری میان گروهی از دانشمندان حرفهای و ستارهشناسان شهروند (Citizen Scientists) به شناسایی یک ORC انجامیده که با نام J131346.9+500320 ثبت شده است. این جسم شامل نه یک، بلکه دو حلقهی درهمتنیده از تابش رادیویی درخشان است؛ پرقدرتترین پدیدهای که تاکنون از این دسته مشاهده شده است.
هر یک از این حلقهها پهنهای در حدود ۹۷۸ هزار سال نوری را در بر میگیرد و همگی درون یک هالهی کمنورتر جای گرفتهاند که قطر آن به ۲/۶ میلیون سال نوری میرسد.
به گفتهی تیمی به سرپرستی اخترشناس آنندا هوتا از دانشگاه بمبئی – و بنیانگذار پروژهی علمی مردمی RAD@home – منشأ این ساختار دوگانه احتمالاً به بادهای کیهانی بسیار قدرتمند یا شوکهای عظیمی بازمیگردد که از سیاهچالهی ابرپرجرم مرکزی کهکشان میان این حلقهها دمیده میشوند.
هوتا میگوید:
«این پژوهش نشان میدهد چگونه همکاری میان اخترشناسان حرفهای و دانشمندان شهروند میتواند مرزهای دانش علمی را گسترش دهد. ORCها از عجیبترین و در عین حال زیباترین ساختارهای کیهانی هستند که تاکنون دیدهایم – و احتمالاً سرنخهای حیاتی در مورد چگونگی تکامل همزمان کهکشانها و سیاهچالهها در دل خود دارند.»
ORCها چه هستند؟
همانطور که از نامشان برمیآید، ORCها منابعی غیرعادی و تقریباً دایرهشکل از تابش رادیویی هستند که در ژرفای فضای میانکهکشانی دیده میشوند. راز اصلی این پدیدهها هنوز بهطور کامل روشن نشده است. با این حال، شواهد فزایندهای نشان میدهد که پای مخربترین موجودات کیهانی در میان است: سیاهچالههای ابرپرجرم.
این غولهای گرانشی در سراسر کیهان مسئول شکلگیری طیفی از ساختارهای عظیم رادیوییاند؛ از حبابهای پهناور گرفته تا فوارههای عظیم اخترفیزیکی. بنابراین، پیوند دادن ORCها به سیاهچالههای ابرپرجرم چندان دور از ذهن نیست، بهویژه وقتی بسیاری از ORCها با کهکشانهایی همبستهاند که هر یک در مرکز خود میزبان چنین سیاهچالههایی هستند.
بازیهای افراطی سیاهچالهها
سیاهچالههای ابرپرجرم گاهی رفتاری بسیار افراطی از خود نشان میدهند. هنگام بلعیدن مادهی اطراف، فعالیت آنها میتواند به فوارههای عظیم پلاسما منجر شود که از قطبهای سیاهچاله به فضا پرتاب میشوند. علاوه بر این، این اجرام میتوانند بادهای قدرتمندی را نیز به بیرون برانند.
همچنین شواهدی وجود دارد که یکی از مسیرهای رشد سیاهچالههای ابرپرجرم، برخورد با دیگر سیاهچالههای ابرپرجرم در جریان ادغام کهکشانهاست. چنین رویدادهایی به احتمال فراوان شوکهای کیهانی عظیمی ایجاد میکنند که میتوانند نقش مهمی در شکلگیری ORCها داشته باشند.
کمیابی سامانههای دوحلقهای
تا امروز تنها دو نمونه از ORCهای شناختهشده دارای دو حلقه بودهاند. دانشمندان بر این باورند که شاید در چنین مواردی در واقع ما بهطور مستقیم به دهانهی خروجی دو جریان نگاه میکنیم که از یک منبع منفجر شده و در جهتهای مخالف پرتاب شدهاند؛ شبیه به فوارههای دوقلوی سیاهچالههای فعال. اما مشکل اینجاست که ما فوارهها را میشناسیم و آنها شبیه ORCها نیستند.
این موضوع، J131346.9+500320 را به کلیدی برای یافتن پاسخها بدل میکند. دادههای این جسم نشان میدهد که ابربادهای کهکشانی میتوانند یکی از مکانیزمهای اصلی تشکیل چنین ساختارهایی باشند. لوبها و فوارهها بهمرور زمان گسترش مییابند و محو میشوند. اما شوکهای بزرگ ناشی از ادغام دو کهکشان یا ترکیب دو سیاهچاله، یا حتی یک ابرباد قدرتمند، میتوانند بقایای رادیویی خاموش را فشرده کنند و دوباره ذرات آنها را شتاب دهند؛ و همین باعث میشود بهصورت حلقهها یا پوستههای شکسته دیده شوند.
اگر این ابربادهای دوقطبی سیاهچاله زمانی آغاز شوند که لوبهای رادیویی به مرحلهی فسیلی خود رسیده باشند، ساختاری به شکل حلقههای دوقلوی رادیویی ایجاد میشود؛ دقیقاً همانطور که در J131346.9+500320 دیده شده است.
سرنخهای نوری و پرتوهای کهن
نور ساطعشده از این جسم نشان میدهد که تابش آن حاصل پرتوهای سینکروترونی کهنه و در حال محو شدن است. به عبارت دیگر، هر چه که این پدیده را پدید آورده، مدتها پیش رخ داده است. آنچه اکنون میبینیم در واقع یک فسیل کیهانی از فعالیتهای گذشتهی یک سیاهچاله است؛ تابشی که با وزش بادها یا شوکهای تازه دوباره جان گرفته است.
سه شیء برای تأیید نقش سیاهچالهها
پژوهشگران در مقالهی خود علاوه بر این ORC، دو جسم دیگر را نیز معرفی کردهاند:
- RAD J122622.6+640622: یک کهکشان رادیویی با فوارهای خمیده که در انتهای خود دایرهای رادیویی بزرگ دارد.
- RAD J142004.0+621715: یک کهکشان رادیویی دیگر با دایرهای مشابه در انتهای فوارهی خود.
این سه نمونه در کنار هم، بهطور جدی نقش سیاهچالهها در آفرینش ORCها را تقویت میکنند.
اهمیت همکاریهای مردمی
به گفتهی اخترفیزیکدان پراتیک داباده از مرکز ملی پژوهشهای هستهای در لهستان:
«این اکتشافها نشان میدهند که ORCها و حلقههای رادیویی پدیدههایی جدا و استثنایی نیستند، بلکه بخشی از خانوادهای بزرگتر از ساختارهای عجیب پلاسما هستند که توسط فوارهها و بادهای سیاهچالهها و محیط اطراف آنها شکل میگیرند. اهمیت دیگر این اکتشافها در آن است که دانشمندان شهروند آنها را یافتهاند؛ نشانهای روشن از اینکه حتی در عصر یادگیری ماشین، توانایی تشخیص الگوهای انسانی همچنان نقشی کلیدی دارد.»
انتشار نتایج
این پژوهش در مجلهی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است و گامی تازه در درک ساختارهای مرموز و زیبای کیهانی به شمار میرود.
