ربما يكون العلماء قد حلوا أخيرًا لغز ORCs الكونية، أو “الدوائر الراديوية الفردية” كما تُعرف رسميًا، وهي واسعة جدًا بحيث يبلغ عرضها 10 أضعاف عرض درب التبانة ويمكن أن تشمل مجرات بأكملها.
أشار فريق من علماء الفلك بقيادة أستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة كاليفورنيا سان دييغو، أليسون كويل، إلى رياح قوية تندلع من انفجارات النجوم المنفجرة، أو المستعرات الأعظم، كسبب لأصداف ضخمة من الغاز تُرى في موجات الراديو على شكل ORCs. تم الكشف عن البحث يوم الأربعاء (8 يناير) في الاجتماع 243 للجمعية الفلكية الأمريكية في نيو أورليانز.
تم رصد ORCs لأول مرة بواسطة مصفوفة مصفوفة الكيلومتر المربع الأسترالية (ASKAP) في عام 2019، وكانت تمثل شيئًا محيرًا حقًا لم يسبق لعلماء الفلك رؤيته من قبل.
استخدمت كويل وفريقها مطياف المجال المتكامل في مرصد WM Keck على بركان Maunakea الخامل في جزيرة هاواي للنظر إلى الدائرة الراديوية ORC 4، ووجدوا بداخلها غازًا مضغوطًا للغاية ونجومًا يبلغ عمرها التقريبي 6 مليارات سنة. اقترح هذا للفريق أنه يمكن إنشاء دوائر الراديو هذه عندما تنفجر نجوم متعددة في وقت واحد تقريبًا في نفس المجرة.
متعلق ب: العفاريت الكونية؟ يلتقط العلماء أفضل صورة حتى الآن لدوائر الراديو الغريبة في الفضاء
هل تحكي العفاريت الكونية قصة النجوم من المهد إلى اللحد؟
عندما تصل النجوم الضخمة إلى نهاية حياتها وتندلع في انفجارات المستعرات الأعظم، يتم طرد كميات هائلة من المواد النجمية على شكل رياح قوية إلى المجرة المحيطة بها.
يعتقد كويل وزملاؤه أنه إذا حدث ما يكفي من المستعرات الأعظم في نفس المنطقة من الفضاء في نفس الوقت تقريبًا، فيمكن دفع هذه الرياح إلى سرعات تصل إلى 4.5 مليون ميل في الساعة، أي حوالي 5000 مرة أسرع من رصاصة تطلق من مسدس.
والسؤال هو، ما هو نوع المجرات التي يمكن أن تؤوي هذا العدد الكبير من النجوم التي تنفجر في نفس الوقت تقريبًا؟
يمكن أن يحدث هذا في المجرات التي شهدت نوبات مكثفة من تكوين النجوم، والتي يطلق عليها علماء الفلك مجرات “الانفجار النجمي”.
وقال كويل في بيان: “هذه المجرات مثيرة للاهتمام حقًا”. “إنها تحدث عندما تصطدم مجرتان كبيرتان. يدفع الاندماج كل الغاز إلى منطقة صغيرة جدًا، مما يتسبب في انفجار مكثف لتكوين النجوم”.
تحترق النجوم الضخمة التي تتشكل في مثل هذه النوبة الناتجة عن الاندماج من تكوين النجوم السريع من خلال وقودها من أجل الاندماج النووي بنفس المعدلات السريعة، وتنفجر في انفجارات المستعرات الأعظم وتطرد الغاز على شكل رياح متدفقة في أوقات مماثلة.
عندما تنطلق هذه الرياح إلى الخارج من هذه المجرات النجمية، فإنها تصطدم بغاز أبطأ الحركة حول المجرة. يخلق هذا التفاعل موجة صادمة تولد ORCs، والتي يمكن أن تنتشر لمئات الآلاف من السنين الضوئية. لوضع هذا في السياق، يبلغ عرض مجرة درب التبانة حوالي 98000 سنة ضوئية، وسنة ضوئية واحدة هي المسافة التي يقطعها الضوء في عام، حوالي 6 تريليون ميل (9.7 تريليون كيلومتر).
حل لغز العفاريت الكونية
قبل تطوير نظرية الرياح والمستعرات الأعظم التي تحركها المجرات النجمية، اقترح العلماء عدة آليات خلق أخرى لشرح ORCs. وشملت هذه اندماج ثقبين أسودين ونشوء سدم كوكبية أثناء انفجارات السوبرنوفا التي تمثل نهاية حياة النجم.
كانت المشكلة هي أن ORCs لم تتم رؤيتها إلا في موجات الراديو، ولم تكن هذه البيانات كافية للتمييز بين نماذج الإنشاء المحتملة.
للاشتباه في أن ORCs يمكن أن تكون نتيجة لمراحل لاحقة من مجرات الانفجار النجمي التي كانوا يدرسونها، بدأت كويل وفريقها في دراسة ORC 4، وهو المثال الأول لهذه الأصداف الراديوية التي تم اكتشافها والتي يمكن رؤيتها من نصف الكرة الشمالي، مع المجال المتكامل. مطياف في مرصد WM كيك. وقد كشف لهم ذلك عن كمية هائلة من الغاز اللامع والمضغوط للغاية.
بمواصلة عملهم البوليسي واستخدام بيانات الموجات الراديوية وعمليات رصد الضوء البصري، وجد الفريق أن عمر النجوم الموجودة داخل ORC 4 يبلغ حوالي 6 مليارات سنة، مما يعني ضمنيًا حدوث انفجار مكثف للنجوم في قلب هذه الدائرة الراديوية التي انتهت. منذ حوالي 1 مليار سنة.
تحول الفريق بعد ذلك إلى محاكاة حاسوبية طورتها الباحثة المشاركة كاساندرا لوتشاس، المتخصصة في الرياح المجرية في مركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية، لمواصلة دراستهم.
سمحت المحاكاة للفريق بمشاهدة تطور ORC 4 على مدار 750 مليون سنة، أي أقل بقليل من وجوده المقدر بمليار سنة.
وبتكرار حجم وخصائص ORC 4 وحساب الكمية الهائلة من الغاز الصادم في المجرة في قلبها، أظهرت المحاكاة أن الرياح المجرية تتدفق إلى الخارج لمدة حوالي 200 مليون سنة.
حتى عندما توقفت هذه الرياح، استمرت موجة الصدمة التي أطلقتها في شق طريقها للأمام، مما أدى إلى قذف الغاز الساخن خارج المجرة، مما أدى إلى إنشاء حلقة راديوية تحيط بها، وتسبب أيضًا في سقوط غاز التبريد مرة أخرى إلى المجرة.
“لتنفيذ هذا العمل، تحتاج إلى معدل تدفق عالي الكتلة، مما يعني أنه يقذف الكثير من المواد بسرعة كبيرة. ويجب أن يكون الغاز المحيط خارج المجرة منخفض الكثافة، وإلا ستتوقف الصدمة. وهذان هما المفتاحان العوامل “، قال كويل. “اتضح أن المجرات التي كنا ندرسها لديها معدلات تدفق عالية الكتلة.
“إنها نادرة، لكنها موجودة. أعتقد حقًا أن هذا يشير إلى أن ORCs تنشأ من نوع ما من الرياح المجرية المتدفقة.”
قصص ذات الصلة
– ما هي المجرات الراديوية؟
– يمكن أن يساعدنا الاندفاع الراديوي المحطم للأرقام القياسية في العثور على المادة المفقودة في الكون
– شوهد الضوء من الشبكة الكونية التي تربط المجرات للمرة الأولى (فيديو)
إن الكشف عن أن ORCs مثل ORC 4 من المحتمل أن تكون نتيجة لتدفق الرياح المجرية يعني أنه يمكن استخدام دوائر الراديو هذه كبديل لدراسة هذه الرياح القوية والإجابة على أسئلة مهمة حول تطور المجرة.
قال كويل: “توفر لنا ORCs طريقة لرؤية الرياح من خلال البيانات الراديوية والتحليل الطيفي. وهذا يمكن أن يساعدنا في تحديد مدى شيوع هذه الرياح المجرية المتدفقة بشدة وما هي دورة حياة الرياح”. “يمكنهم أيضًا مساعدتنا في معرفة المزيد عن تطور المجرة: هل تمر جميع المجرات الضخمة بمرحلة ORC؟ هل تتحول المجرات الحلزونية إلى شكل بيضاوي عندما لا تعد تشكل نجومًا؟
“أعتقد أن هناك الكثير الذي يمكننا تعلمه عن ORCs والتعلم من ORCs.”
بالإضافة إلى تقديمه في اجتماع الجمعية الفلكية الأمريكية في نيو أورليانز، تم أيضًا تفصيل بحث الفريق في عدد 8 يناير من مجلة Nature.