تبين أن هيكلًا مزدوج الحلقة غير عادي، تم رصده في الفضاء بمساعدة علماء مواطنين، هو أمر نادر كوني.
وقالت الدكتورة أناندا هوتا، المؤلفة الرئيسية لدراسة نشرت في 2 أكتوبر في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، إن هذا الشذوذ السماوي، الذي تم التقاطه بواسطة تلسكوب راديوي، هو عبارة عن دائرة راديوية غريبة، وهي واحدة من أندر الأجسام وأكثرها غموضا في الكون.
من المحتمل أن تتكون الدوائر الراديوية الفردية، والمعروفة أيضًا باسم ORCs، من بلازما ممغنطة – غاز مشحون يتأثر بشدة بالمجالات المغناطيسية – وهي ضخمة جدًا لدرجة أن المجرات بأكملها تتواجد في مراكزها. تمتد هذه المجرات لمئات الآلاف من السنين الضوئية، وغالبًا ما يصل حجمها إلى 10 إلى 20 مرة حجم مجرتنا درب التبانة. لكنها أيضًا خافتة بشكل لا يصدق، ولا يمكن اكتشافها عادةً إلا من خلال ضوء الراديو.
تعد الدائرة الراديوية الفردية المكتشفة حديثًا، والتي يطلق عليها اسم RAD J131346.9+500320، هي أبعد دائرة معروفة حتى الآن، وتقع على بعد 7.5 مليار سنة ضوئية من الأرض، وهي أول دائرة يكتشفها علماء مواطنون. إنها أيضًا دائرة الراديو الفردية الثانية التي تحتوي على حلقتين.
كتب هوتا، الأستاذ المساعد في مركز التميز في العلوم الأساسية التابع لقسم الطاقة الذرية بجامعة مومباي، في رسالة بالبريد الإلكتروني: “إن ORCs هي من بين أكثر الهياكل الكونية غرابة وجمالًا التي رأيناها على الإطلاق – وقد تحتوي على أدلة حيوية حول كيفية تطور المجرات والثقوب السوداء معًا، جنبًا إلى جنب”.
قفزة عملاقة لعلم المواطن
تم اكتشاف الدوائر الراديوية الغريبة لأول مرة منذ حوالي ست سنوات، لكن الهياكل لا تزال بعيدة المنال إلى حد كبير.
هوتا هو المدير والباحث الرئيسي في RAD@home Astronomy Collaboratory، وهو مجتمع عبر الإنترنت مفتوح لأي شخص لديه خلفية في العلوم. وأوضح هوتا أن علماء الفلك يدربون المستخدمين على التعرف على الأنماط في البقع الباهتة والغامضة من موجات الراديو وتحليل الصور الفلكية.
ظهرت الدائرة الراديوية الفردية المكتشفة حديثًا في بيانات من تلسكوب مصفوفة التردد المنخفض (LOFAR)، والذي يتكون من آلاف الهوائيات في هولندا وعبر أوروبا لإنشاء تلسكوب راديوي كبير واحد. وهو أكبر التلسكوبات الراديوية وأكثرها حساسية ويعمل على الترددات المنخفضة.
في حين أن المشاركين في RAD@home لم يتدربوا بشكل خاص على البحث عن دوائر راديوية فردية، فقد برز هيكل الحلقة المزدوجة غير المعتاد، مما يمثل أول دائرة راديوية فردية تم تحديدها باستخدام LOFAR. يبدو أن الحلقات تتقاطع، وهو ما يعتقد الباحثون أن سببه هو موقعنا المتميز من الأرض، لكن من المحتمل أن تكونا منفصلتين في الفضاء. يمتد الزوج على مساحة 978,469 سنة ضوئية. السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة، أو 5.88 تريليون ميل (9.46 تريليون كيلومتر).
قال هوتا: “يُظهر هذا العمل كيف يمكن لعلماء الفلك المحترفين والعلماء المواطنين معًا دفع حدود الاكتشاف العلمي”.
اعتقد علماء الفلك ذات مرة أن الدوائر الراديوية الغريبة قد تكون بمثابة حلق الثقوب الدودية، أو موجات الصدمة الناتجة عن اصطدام الثقوب السوداء أو اندماج المجرات، أو النفاثات القوية التي تضخ جسيمات نشطة.
وقال هوتا: “نقترح أن حدثًا انفجاريًا كبيرًا قد وقع في المجرة المركزية”. “من الممكن أن تكون الصدمة أو موجة الانفجار الناتجة قد أعادت تنشيط السحب القديمة من البلازما الممغنطة، مما يجعلها تتوهج مرة أخرى كحلقات راديوية.”
وأوضح هوتا أنه من المحتمل أن تكون سحب البلازما قد تكونت أولاً بواسطة نفاثات من المواد الصادرة عن الثقب الأسود الهائل في المجرة. وأضاف أن موجة صدمة جديدة أضاءت بشكل أساسي “الدخان” الذي خلفه النشاط السابق للمجرة.
يمكن رؤية الدائرة الراديوية الفردية ذات الحلقتين في ضوء الراديو كما لاحظها LOFAR. – RAD@home التعاونية لعلم الفلك (الهند)
لا تلتهم الثقوب السوداء النجوم والغاز والغبار بشكل مباشر. وبدلاً من ذلك، تسقط تلك المادة في قرص دوار حول الثقب الأسود. ومع تصاعد الحطام بسرعة أكبر، فإنه يصبح شديد الحرارة. تساعد المجالات المغناطيسية القوية حول الثقوب السوداء على توجيه هذه الجسيمات النشطة شديدة الحرارة بعيدًا عن الثقوب السوداء في نفاثات تصل إلى سرعة الضوء تقريبًا.
كما رصد فريق Citizen Science أيضًا دائرتين راديويتين غريبتين إضافيتين في مجرتين مختلفتين، بما في ذلك واحدة تقع في نهاية نفاثة قوية ذات منحنى حاد، مما أدى إلى ظهور حلقة راديوية يبلغ عرضها حوالي 100000 سنة ضوئية.
وقال هوتا إن كلتا الدائرتين الراديويتين الغريبتين تقعان في مجرات تقع ضمن مجموعات أكبر من المجرات، مما يعني أن النفاثات التي تنطلق من الثقوب السوداء الهائلة تتفاعل مع البلازما الساخنة المحيطة بها والتي يمكن أن تساعد في تشكيل الحلقات الراديوية.
قال الدكتور براتيك دابهادي، المؤلف المشارك في الدراسة، والأستاذ المساعد في قسم الفيزياء الفلكية بالمركز الوطني للأبحاث النووية في وارسو، بولندا، في بيان: “تُظهر هذه الاكتشافات أن ORCs والحلقات الراديوية ليست فضولًا منعزلاً، فهي جزء من عائلة أوسع من هياكل البلازما الغريبة التي شكلتها نفاثات الثقب الأسود والرياح وبيئاتها”.
كان راي نوريس، عالم الفيزياء الفلكية في منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية الأسترالية، الذي قاد عملية اكتشاف الدوائر الراديوية الفردية، سعيدًا برؤية اكتشاف الظاهرة باستخدام تلسكوب LOFAR – ومع العلم المواطن.
وقال إنه من الصعب تدريب الذكاء الاصطناعي على اكتشاف دوائر الراديو الفردية لأن هناك عدد قليل جدًا من الأمثلة المعروفة.
وقال نوريس: “من الصعب حقًا العثور على ORCs، لكننا نعلم أنه لا بد من وجود المئات في البيانات”. “في الوقت الحالي، يبدو أن علم المواطن هو النهج الأفضل، ويبدو أن هؤلاء الأشخاص يقومون بعمل رائع في هذا الصدد.”
الألغاز المجرية العالقة
إن اكتشاف أبعد دائرة راديوية غريبة حتى الآن يتيح للباحثين النظر إلى الوراء بشكل فعال في الوقت المناسب. ويعتقد الفريق أن هذه الظاهرة قد تكون بمثابة وسيلة لتسجيل والحفاظ على الأحداث العنيفة القديمة التي شكلت المجرات منذ مليارات السنين.
لقد سافر الضوء الصادر من الدائرة الراديوية لمدة 7.5 مليار سنة للوصول إلى الأرض ويمكن أن يوفر نظرة ثاقبة للأدوار التي تلعبها الدوائر الراديوية الفردية في تطور المجرات على فترات زمنية مختلفة، وهو أمر غير معروف جيدًا.
وأشار هوتا: “من خلال دراستها عبر العصور الكونية المختلفة، يمكننا أن نبدأ في الكشف عن كيفية تأثير مثل هذه الانفجارات النشطة على الغاز المحيط وتحفيز أو قمع تكوين النجوم”. “إن اكتشافنا يدفع الحدود المعروفة لـ ORCs إلى ما يقرب من نصف عمر الكون، مما يوفر أدلة حيوية حول أصولها وارتباطها بدورة الحياة الأوسع للمجرات.”
لا تزال هناك العديد من الأسئلة حول الدوائر الراديوية الفردية، بما في ذلك لماذا يراها علماء الفلك فقط بهذه الأحجام الكبيرة. يريد هوتا ودابهادي معرفة ما إذا كانت الدوائر تتوسع من فقاعات أصغر لا يمكن اكتشافها. وإذا كانت الدوائر الراديوية الغريبة تنشأ من اندماج المجرات أو الثقوب السوداء الهائلة، فلماذا لا يتم رصدها بشكل متكرر؟
ستكون هناك حاجة إلى مساعدة العلماء المواطنين، وتلسكوبات الجيل التالي مثل مصفوفة الكيلومتر المربع العابرة للقارات في جنوب إفريقيا وأستراليا، للإجابة على مثل هذه الأسئلة.
الآن قيد الإنشاء ومن المتوقع أن يكتمل في عام 2028، ستتضمن المجموعة آلاف الأطباق وما يصل إلى مليون هوائي منخفض التردد لإنشاء أكبر تلسكوب راديوي في العالم.
على الرغم من أن هذه الأطباق والهوائيات ستكون في جزأين مختلفين من العالم، إلا أنها ستشكل تلسكوبًا واحدًا تبلغ مساحته أكثر من مليون متر مربع (386102 ميل مربع)، مما يسمح لعلماء الفلك بمسح السماء بأكملها بسرعة أكبر بكثير من أي وقت مضى.
سيكون SKA، والتلسكوبات الأخرى قيد التطوير، قادرة على مراقبة الدوائر الراديوية الفردية بتفاصيل أكبر بكثير، مما يساعد علماء الفلك على معرفة المزيد عن تطور الثقوب السوداء والمجرات.
قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com