„Seltsame Funkkreise“, die Astronomen verblüfften, sind wahrscheinlich Explosionen von fernen Galaxien

Im Jahr 2019 entdeckten meine Kollegen und ich mithilfe von unheimlich leuchtenden Ringen am Himmel Das ASKAP-Radioteleskop von CSIRO in Westaustralien. Die Ringe waren anders als alles, was wir zuvor gesehen hatten, und wir hatten keine Ahnung, was sie waren.

Wir nannten sie Odd Radio Circles oder ORCs. Sie geben uns weiterhin Rätsel auf, aber neue Daten aus Südafrika MeerKAT Teleskope helfen uns, das Rätsel zu lösen.

Wir können jetzt jeden sehen ORC ist auf a zentriert Galaxis zu schwach, um früher erkannt zu werden. Bei den Kreisen handelt es sich höchstwahrscheinlich um gewaltige Explosionen heißen Gases mit einem Durchmesser von etwa einer Million Lichtjahren, die von der Zentralgalaxie ausgehen.

Unser Artikel zeigt diese Ergebnisse wurde einem Peer-Review unterzogen und zur Veröffentlichung angenommen von Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.

Eine genauere Betrachtung

Wir haben jetzt wunderschöne Bilder von einem dieser Ringe, aufgenommen mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop, die den ORC in atemberaubenden Details zeigen. MeerKAT sieht einen kleinen Funkemissionsklumpen in der Mitte des Rings, der mit einer entfernten Galaxie zusammenfällt. Wir sind mittlerweile ziemlich sicher, dass diese Galaxie den ORC erzeugt hat.

Wir sehen diese zentralen Galaxien auch in anderen ORCs, alle in großer Entfernung von der Erde. Wir gehen heute davon aus, dass diese Ringe entfernte Galaxien umgeben, die etwa eine Milliarde Lichtjahre entfernt sind, was bedeutet, dass die Ringe riesig sind – etwa eine Million Lichtjahre im Durchmesser.

Aus der Modellierung der schwachen, wolkigen Radioemission, die MeerKAT innerhalb der Ringe erkennt, scheint es, dass die Ringe die Ränder einer Kugelhülle sind, die die Galaxie umgibt, wie eine Druckwelle einer riesigen Explosion in der Galaxie. Sie sehen nur deshalb wie Ringe und nicht wie Kugeln aus, weil die Kugel an den Rändern heller erscheint, wo sich entlang der Sichtlinie mehr Material befindet, ähnlich wie bei einer Seifenblase.

Energetische Elektronen

MeerKAT hat auch das kartiert Polarisation der Radiowellen, die uns etwas über das Magnetfeld im Ring verraten. Unser Polarisationsbild zeigt ein Magnetfeld, das am Rand der Kugel entlang verläuft.

Dies deutet darauf hin, dass eine Explosion in der Zentralgalaxie dazu geführt hat, dass eine heiße Explosion mit dem dünnen Gas außerhalb der Galaxie kollidierte. Die resultierende Stoßwelle regte dann die Elektronen im Gas an, sodass sie sich spiralförmig um das Magnetfeld drehten und Radiowellen erzeugten.

Eine große Überraschung des MeerKAT-Ergebnisses ist, dass wir innerhalb des Rings mehrere gebogene Filamente der Radioemission sehen. Wir wissen immer noch nicht, was das ist.

Wir wissen jedoch, dass die Kugel so riesig ist, dass sie andere Galaxien verschluckt hat, als sie aus der Zentralgalaxie herausschoss. Vielleicht handelt es sich bei den Filamenten um Gasspuren, die von der vorbeiziehenden Schockwelle aus den Galaxien gerissen wurden?

Kollidierende Schwarze Löcher oder die Geburt von Millionen Sternen?

Die große Frage ist natürlich, was die Explosion verursacht hat. Wir prüfen zwei Möglichkeiten.

Einer davon ist, dass sie durch die Verschmelzung zweier Faktoren entstanden sind supermassive Schwarze Löcher. Bei einem solchen „Fusionsereignis“ wird eine enorme Energiemenge freigesetzt, die ausreicht, um den ORC zu erzeugen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Zentralgalaxie eine „Starburst”-Ereignis, bei dem plötzlich Millionen von Sternen aus dem Gas in der Galaxie geboren wurden. Ein solcher Starburst führt dazu, dass heißes Gas aus der Galaxie austritt und eine kugelförmige Schockwelle verursacht.

Sowohl Verschmelzungen von Schwarzen Löchern als auch Starburst-Ereignisse sind selten, was erklärt, warum ORCs so selten sind (bisher wurden nur fünf gemeldet).

Das Rätsel der ORCs ist noch nicht gelöst und wir müssen noch viel über diese mysteriösen Ringe am Himmel lernen. Bisher haben wir sie nur mit Radioteleskopen entdeckt – bei optischen, infraroten oder Röntgenwellenlängen können wir von den Ringen nichts sehen.

Eine bessere Sicht erhalten

Um mehr herauszufinden, brauchen wir ein Tool, das noch empfindlicher ist als MeerKAT und ASKAP. Glücklicherweise baut die globale astronomische Gemeinschaft gerade ein solches Observatorium – das Quadratkilometer-Array (SKA), eine internationale Initiative mit Teleskopen in Südafrika und Australien.

ASKAP und MeerKAT wurden gebaut, um die Standorte und Technologie für die SKA zu testen. Abgesehen von ihrer Rolle als Vorläufer des SKA waren beide Teleskope auch für sich genommen äußerst erfolgreich und machten bereits in den ersten Betriebsjahren bedeutende Entdeckungen.

Ihr Erfolg bei der Entdeckung und Untersuchung von ORCs ist daher ein gutes Zeichen für die SKA.

Die beiden Teleskope ergänzen sich auch wunderbar: ASKAP ist hervorragend darin, große Bereiche des Himmels zu untersuchen und neue Objekte zu finden, während MeerKAT konkurrenzlos darin ist, diese Objekte heranzuzoomen und sie mit höherer Empfindlichkeit und Auflösung zu untersuchen.

Der SKA verspricht, beides zu übertreffen. Zweifellos wird die SKA noch viele weitere ORCs finden und sie auch untersuchen können, um herauszufinden, was sie uns über den Lebenszyklus von Galaxien verraten.

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

Bildnachweis: Jayanne English, unter Verwendung von Daten von MeerKAT und der Dark Energy Survey

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• Quelle: https://singularityhub.com/2022/04/01/odd-radio-circles-that-baffled-astronomers-are-likely-explosions-from-distant-galaxies/