قامت وكالة الفضاء الأوروبية XMM-Newton، وهي وكالة الفضاء الأوروبية وتلسكوب فضائي تديره وكالة ناسا، بتصوير “ورقة البرسيم” الكونية الواسعة للكشف عن أصولها الغامضة.
تعد Cloverleaf مثالاً على “دائرة الراديو الفردية” أو ORC. هذه الأجسام عبارة عن فقاعات غريبة من الضوء الراديوي ضخمة جدًا بحيث يمكن أن يبلغ عرضها آلاف المرات عرض مجرة درب التبانة، وبالتالي تشمل مجرة بأكملها – وفي بعض الأحيان، العديد منها.
تم اكتشاف ORCs في عام 2019 عندما التقط مصفوفة مصفوفة الكيلومتر المربع الأسترالي (ASKAP) اسم ORC-1. منذ ذلك الحين، أصبحت المسوحات الراديوية للكون حساسة بما يكفي للكشف عن سبعة ORCs أخرى، واحدة منها هي Cloverleaf، وهي موضوع ملاحظات XMM-Newton.
إن القوة اللازمة لإنشاء مثل هذا الهيكل هائلة، مما دفع علماء الفلك إلى التفكير في الأحداث التي يمكن أن تكون عنيفة بما يكفي لإنشاء ORCs. بفضل ملاحظات XMM-Newton، يعتقد الباحثون أن حدث إنشاء Cloverleaf كان بمثابة تصادم بين مجموعتين من المجرات.
متعلق ب: قد يتم حل لغز “ORCs الكونية” الشاسعة – دوائر راديوية غريبة تشمل مجرات بأكملها –
وقالت إسراء بلبل، قائدة الفريق الذي يقف وراء هذا التحقيق وعالمة الفيزياء الفلكية في معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض، في بيان: “هذه هي المرة الأولى التي يرى فيها أي شخص انبعاث الأشعة السينية المرتبطة بـ ORC”. “لقد كان المفتاح المفقود لكشف سر تشكيل Cloverleaf.”
كيفية تصوير الأشعة السينية لـ ORC
لقد حاولت العديد من عمليات المحاكاة الحاسوبية إعادة بناء ولادة ORCs وتمكنت من إعادة إنشاء أشكال هذه التكوينات الغريبة. ومع ذلك، لم يتمكن أي منها من إعادة خلق شدة الانبعاثات الراديوية الموسعة التي تحدد منطقة ORC.
ومع ذلك، أدرك بلبل أن ORCs لم تتم دراستها في ضوء الأشعة السينية من قبل. ورأى العالم أن مثل هذه الدراسة قد تشكل القطعة المفقودة من اللغز. بالتعاون مع شياو يوان تشانغ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد ماكس بلانك، قامت بمسح البيانات من مسح رونتجن الممتد باستخدام مصفوفة تلسكوب التصوير (eROSITA) بحثًا عن مثل هذه الانبعاثات المرتبطة بـ ORC.
وجد الثنائي بيانات عن انبعاث الأشعة السينية بدت ليتم ربطها بـ Cloverleaf ORC التي تم جمعها خلال 7 دقائق فقط من وقت المراقبة eROSITA. على الرغم من أن هذه كانت كمية صغيرة من البيانات، إلا أنها كانت كافية لحث بلبل على جمع فريق أكبر والحصول على خمس ساعات ونصف من وقت التلسكوب باستخدام XMM-Newton.
وقال تشانغ في البيان: “لقد حالفنا الحظ حقًا”. “لقد رأينا عدة مصادر محتملة للأشعة السينية قريبة من ORC في عمليات رصد eROSITA، ولكن ليس الانبعاث الموسع الذي رأيناه باستخدام XMM-Newton. وتبين أن مصادر eROSITA لا يمكن أن تكون من Cloverleaf، لكنها كانت مقنعة بدرجة كافية. لكي نلقي نظرة فاحصة.”
صراع بين المجرات
يُظهر انبعاث الأشعة السينية من Cloverleaf الذي شاهدته XMM-Newton توزيع الغاز داخل مجموعة من المجرات المدمجة في ORC. هذا يشبه مخطط الطباشير في مسرح الجريمة.
ومن خلال ملاحظة كيفية اضطراب هذا الغاز، تمكن الفريق من رؤية أن المجرات الموجودة داخل ورقة البرسيم كانت في الواقع جزءًا من مجموعتين منفصلتين اجتمعتا معًا واصطدمتا واندمجتا.
وكشف انبعاث الأشعة السينية أيضًا عن درجة حرارة الغاز في المنطقة، حيث وصلت إلى حوالي 15 مليون درجة فهرنهايت (8.3 مليون درجة مئوية). كلما زادت كتل المجرات المشاركة في التراكمات المجرية مثل هذه، زاد تأثير الجاذبية للاندماج وزادت سرعة سحب الغاز إليها. وكل ذلك بدوره يزيد من درجة حرارة الغاز المتساقط، مما يعني درجة الحرارة. من هذه المادة يمكن أن تعطي العلماء فكرة عن عدد المجرات التي شاركت في الاندماج. ستحتاج فقط إلى العمل للخلف.
وقال تشانغ: “هذا القياس يتيح لنا أن نستنتج أن Cloverleaf ORC تستضيفه حوالي اثنتي عشرة مجرة تنجذب معًا، وهو ما يتفق مع ما نراه في صور الضوء المرئي العميق”.
أما بالنسبة للانبعاثات الراديوية الصادرة عن ORC، فيقترح الفريق أنها نتجت عن جسيمات تسارعت بفعل موجات الصدمة التي امتدت من المجرات أثناء اصطدامها ببعضها البعض.
إحدى المشكلات المتعلقة باقتراح الفريق هي أن عمليات اندماج مجموعة المجرات شائعة، لكن ORCs، من ناحية أخرى، نادرة. هذا يعني أنه ليس من المؤكد بعد كيف أدت مجموعة المجرات هذه التي تحطمت معًا إلى إنشاء ورقة البرسيم، في حين أن الأحداث المماثلة لم تولد مثل هذه ORCs.
وقال كيم ويفر، عالم مشروع ناسا لـ XMM-Newton في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا والذي لم يشارك في الدراسة، في البيان: “المجرات تتفاعل وتتجمع طوال الوقت”. “لكن مصدر الجسيمات المتسارعة غير واضح.”
وأضافت أن الاحتمال الآخر لإشارة الراديو القوية قد يتعلق بالثقوب السوداء الهائلة الموجودة في قلب كل من المجرات المتصادمة. ربما تكون هذه الثقوب السوداء قد مرت بفترات من التغذية والنشاط الشديد في الماضي. من الممكن أن تبقى الإلكترونات المتبقية من هذا النشاط القديم وربما تم إعادة تسريعها من خلال اندماج مجموعة المجرات مما أدى إلى إنتاج انبعاثات راديوية مكثفة.
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)
ربما تم حل لغز ورقة البرسيم، لكن النتائج تثير المزيد من الأسئلة حول هذه الانبعاثات الراديوية الهائلة. سيستمر الفريق في دراسة ORC لحل تلك الاستفسارات.
وقال بلبل: “تشكل عمليات الاندماج العمود الفقري لتكوين الهيكل، ولكن هناك شيء خاص في هذا النظام الذي يطلق انبعاث الراديو”. “لا يمكننا أن نعرف الآن ما هو عليه، لذلك نحن بحاجة إلى بيانات أكثر وأعمق من كل من التلسكوبات الراديوية والأشعة السينية.”
نُشر بحث الفريق يوم الثلاثاء (30 أبريل) في مجلة رسائل علم الفلك والفيزياء الفلكية.