Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойКосмосКосмические загадки: раскрыта тайна редких радиокругов Вселенной

Космические загадки: раскрыта тайна редких радиокругов Вселенной

- Advertisement -

В 2019 году астрономы обнаружили огромные радиоволновые круги, названные ORC. Исследования, проведенные профессором Элисон Койл, показывают, что они вызваны галактическими ветрами из звездообразных галактик, что дает новое понимание галактической эволюции и явлений. Фото: SciTechDaily.com

Появление огромных колец может объясняться выходящими галактическими ветрами от взрывающихся звезд.

Не каждый день астрономы спрашивают: «Что это?» Ведь известно большинство наблюдаемых астрономических явлений: звезды, планеты, черные дыры и галактики. Но в 2019 году недавно построенный телескоп ASKAP (Австралийский квадратный километровый массив Pathfinder) обнаружил то, чего никто никогда раньше не видел: радиоволновые круги, настолько большие, что в их центрах находились целые галактики.

Когда сообщество астрофизиков пыталось определить, что это за круги, они также хотели знать почему круги были. Теперь команда под руководством профессора астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего Элисон Койл полагает, что они, возможно, нашли ответ: круги представляют собой оболочки, образованные исходящими галактическими ветрами, возможно, из массивных взрывающихся звезд, известных как сверхновые. Их работы опубликованы в Природа.

Странные радиокруги, такие как ORC 1, изображенный выше, достаточно велики, чтобы содержать галактики в своих центрах, и достигают сотен тысяч световых лет в поперечнике. Фото: © Дж. Инглиш (Университет Манитобы)/EMU/MeerKAT/DES(CTIO)

Койл и ее коллеги изучали массивные галактики со «звездообразованием», которые могут вызывать сверхбыстрые исходящие ветры. Звездообразные галактики имеют исключительно высокую скорость звездообразования. Когда звезды умирают и взрываются, они выбрасывают газ из звезды и ее окружения обратно в межзвездное пространство. Если достаточное количество звезд взорвется рядом друг с другом одновременно, сила этих взрывов может вытолкнуть газ из самой галактики в потоки ветра, которые могут распространяться со скоростью до 2000 километров в секунду.

«Эти галактики действительно интересны», — сказал Койл, который также является заведующим кафедрой астрономии и астрофизики. «Они происходят, когда сталкиваются две большие галактики. В результате слияния весь газ попадает в очень маленькую область, что вызывает интенсивный взрыв звездообразования. Массивные звезды быстро сгорают, а когда они умирают, они выбрасывают свой газ в виде выходящих ветров».

Массивный, редкий и неизвестного происхождения

Технологические разработки позволили ASKAP сканировать большие участки неба в очень слабых пределах, что позволило впервые в 2019 году обнаружить нечетные радиокруги (ORC). ORC были огромными — сотни килопарсеков в поперечнике, где килопарсек равен 3260 световым лучам. лет (для справки, Млечный Путь галактика имеет диаметр около 30 килопарсек).

Было предложено множество теорий, объясняющих происхождение ORC, включая планетарные туманности и черная дыра слияний, но одни только радиоданные не могли различить теории. Койл и ее коллеги были заинтригованы и подумали, что, возможно, радиокольца являются результатом более поздних стадий звездообразования в галактиках, которые они изучали. Они начали изучать ORC 4 — первый обнаруженный ORC, наблюдаемый из Северного полушария.

Моделирование ветров, вызванных звездообразованием, в три разных периода времени, начиная с 181 миллиона лет. Верхняя половина каждого изображения показывает температуру газа, а нижняя половина — лучевую скорость. Фото: Кассандра Лоххас / Научный институт космического телескопа.

До этого ORC наблюдались только по их радиоизлучению, без каких-либо оптических данных. Команда Койла использовала интегральный полевой спектрограф в обсерватории В.М. Кека на Маунакеа, Гавайи, чтобы изучить ORC 4, которая обнаружила огромное количество очень яркого, нагретого и сжатого газа — гораздо больше, чем наблюдается в средней галактике.

Имея больше вопросов, чем ответов, команда приступила к детективной работе. Используя данные оптических и инфракрасных изображений, они определили, что возраст звезд внутри галактики ORC 4 составляет около 6 миллиардов лет. «В этой галактике произошел всплеск звездообразования, но он закончился примерно миллиард лет назад», — заявил Койл.

Моделирование и выводы

Кассандра Лоххас, научный сотрудник Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики, специализирующаяся на теоретической стороне галактических ветров и соавтор статьи, провела серию численных компьютерных симуляций, чтобы воспроизвести размер и свойства крупномасштабного радиоизлучения. кольцо, включая большое количество шокированного холодного газа в центральной галактике.

Ее моделирование показало, что исходящие галактические ветры дуют в течение 200 миллионов лет, прежде чем исчезнуть. Когда ветер прекратился, движущаяся вперед ударная волна продолжила выталкивать высокотемпературный газ из галактики и создала радиокольцо, в то время как обратная ударная волна отправила более холодный газ обратно в галактику. Моделирование длилось более 750 миллионов лет — в пределах примерного звездного возраста ORC 4, составляющего один миллиард лет.

Компьютерное моделирование исходящего галактического ветра, запущенного с начальной скоростью 450 километров в секунду и скоростью истечения массы 200 солнечных масс в год, который выбрасывает газ из галактики в течение 200 миллионов лет в окружающую окологалактическую среду. Левая панель показывает температуру газа, а правая панель показывает плотность газа. Это моделирование дает возможное объяснение происхождения странных радиокругов. Фото: Кассандра Лоххас / Научный институт космического телескопа.

«Чтобы сделать эту работу, вам нужна высокая скорость истечения массы, а это означает, что он выбрасывает много материала очень быстро. А окружающий газ за пределами галактики должен иметь низкую плотность, иначе ударная волна заглохнет. Это два ключевых фактора», — заявил Coil. «Оказывается, галактики, которые мы изучали, имеют такую ​​высокую скорость оттока массы. Они редки, но они существуют. Я действительно думаю, что это указывает на то, что ORC возникают из каких-то исходящих галактических ветров».

Мало того, что исходящие ветры могут помочь астрономам понять ORC, но ORC также могут помочь астрономам понять исходящие ветры. «ORC дают нам возможность «видеть» ветры с помощью радиоданных и спектроскопии», — сказал Койл.

«Это может помочь нам определить, насколько распространены эти экстремальные исходящие галактические ветры и каков жизненный цикл ветра. Они также могут помочь нам узнать больше об эволюции галактик: все ли массивные галактики проходят фазу ORC? Становятся ли спиральные галактики эллиптическими, когда они больше не образуют звезды? Я думаю, что мы можем многое узнать об ORC и поучиться у ORC».

Ссылка: «Ионизированный газ простирается на расстояние более 40 кпк в родительской галактике с нечетным радиокольцом» Элисон Л. Койл, Серена Перротта, Дэвид С. Н. Рупке, Кассандра Лоххас, Кристи А. Тремонти, Алекс Даймонд-Станик, Драммонд Филдинг, Джеймс Э. Гич , Райан К. Хикокс, Джон Мустакас, Грегори Х. Рудник, Пол Селл и Келли Э. Уэйлен, 8 января 2024 г., Природа.
DOI: 10.1038/s41586-023-06752-8

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме