Nieopodal centrum naszej Galaktyki odkryto nowe „dziwne okręgi radiowe”. Skąd się wzięły?

W tym artykule:

1. Pierścień ponadgalaktyczny
2. Wiatr gwiezdny a ORC
3. Kýklos, czyli okrąg
4. Supernowe, mgławice i czarne dziury
5. Gwiazda Wolfa-Rayeta

O fenomenie tzw. odd radio circle (ORC) napisaliśmy już w 2022 roku, niedługo po pojawieniu się pierwszych publikacji dotyczące tych niezwykłych obiektów. ORC, czyli Odd Radio Circles (po polsku dziwne kręgi radiowe) to stosunkowo nowy i tajemniczy typ obiektów astronomicznych. Zostały po raz pierwszy odkryte w 2019 roku za pomocą radioteleskopów. Nazwa pochodzi od ich niezwykłego, kolistego kształtu, który jest widoczny w danych radiowych.

Pierścień ponadgalaktyczny

ORC mają formę dużych, okrągłych struktur emitujących promieniowanie radiowe. Średnica ORC może wynosić nawet kilka milionów lat świetlnych. Są widoczne tylko w zakresie fal radiowych, co sprawia, że były trudne do wykrycia i długo pozostawały niezauważone.

Obecnie nie ma jednej, uznanej teorii wyjaśniającej, czym dokładnie są ORC-y. Istnieje kilka hipotez, które próbują to wyjaśnić, w tym:

• Fale uderzeniowe. Może to być wynik fal uderzeniowych pochodzących z potężnych zdarzeń astrofizycznych, takich jak wybuchy supernowych lub fuzje galaktyk.
• Aktywne jądra galaktyk. ORC mogą być związane z aktywnością w jądrze galaktyk, np. dżetami wystrzeliwanymi przez supermasywne czarne dziury.
• Odbicie fal radiowych. Istnieje także hipoteza, że ORC są wynikiem jakiegoś rodzaju odbicia lub soczewkowania fal radiowych w przestrzeni kosmicznej.

Wiatr gwiezdny a ORC

Według astrofizyków i radioastronomów, którzy właśnie opublikowali nowy artykuł na temat ORC w serwisie preprintów arxiv.org, jeden z zaobserwowanych przez nich pierścieni radiowych mógł zostać utworzony przez typ masywnej gwiazdy, której potężny wiatr gwiezdny zdmuchnął jej zewnętrzne warstwy. Dane na temat obiektu zostały zebrane za pomocą radioteleskopu MeerKAT w RPA. Potwierdził je zespół astronomów pod kierunkiem Cristobala Bordiu z Obserwatorium w Katanii we Włoszech. W dodatku nowo odkryty ORC łamie wszystkie znane zasady dotyczące tych niezwykłych struktur.

Powstaje największy radioteleskop na świecie. Do czego posłuży?

Na pustkowiu w zachodniej Australii stanie 131 tys. anten w kształcie drzew. Z kolei w Republice Południowej Afryki zbudowany zostanie las teleskopów składający się z prawie dwustu urządzeń...

Jakie zasady łamie? Przede wszystkim nie ma go tam, gdzie być powinien. Wszystkie poprzednio dostrzeżone ORC zostały znalezione na wysokich szerokościach galaktycznych. Innymi słowy, znajdują się wysoko ponad płaszczyzną naszej Drogi Mlecznej. To oznacza, że albo znajdują się bardzo blisko nas w naszej Galaktyce, albo są pozagalaktyczne. Rzeczywiście, kilka ORC otacza całą galaktykę. Uważa się, że te ORC zostały wytworzone przez rozbłysk z tej galaktyki. Być może w wyniku eksplozji supernowych lub zderzenia się dwóch supermasywnych czarnych dziur, co skutkowało impulsem energii.

Kýklos, czyli okrąg

Jednak nowy ORC znajduje się zaledwie sześć stopni nad płaszczyzną naszej Galaktyki. Z naszego punktu widzenia wydaje się, że znajduje się dość blisko centrum Galaktyki. Może to być jednak tylko zbieg okoliczności – może znajdować się znacznie bliżej lub znacznie dalej niż centrum naszej Galaktyki, które oddalone jest o 26 tys. lat świetlnych od nas.

ORC, skatalogowany jako J1802-3353, został nazwany przez swoich odkrywców Kýklos, co w języku greckim oznacza okrąg. Pierścień jest widoczny tylko na falach radiowych. Jest słaby, niejednolity, cienki (zaledwie 6 sekund łuku grubości) i prawie idealnie okrągły. Jego widmo radiowe jest zaskakująco płaskie, co oznacza, że nie ma żadnych znaczących linii widmowych, w przeciwieństwie do poprzednich ORC.

Zespół Bordiu zdał sobie sprawę, że ten ORC może być czymś nowym. Jednak zanim uczeni mogli to ustalić, musieli wykluczyć inne możliwości. W tym celu wykorzystali m.in. dane z misji Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej. Obserwatorium kosmiczne umożliwiło skatalogowanie trzech galaktyk, z których każda znajduje się na niebie w obrębie Kýklos.

Supernowe, mgławice i czarne dziury

Być może Kýklos jest pozostałością po supernowej? Często okrągłe struktury mgławicowe powstają w wyniku fali uderzeniowej eksplodującej gwiazdy, która zderza się z gazem i pyłem w ośrodku międzygwiazdowym. Ewentualnie Kýklos jest nienaturalnie wielką mgławicą planetarną. Jednak mgławica planetarna wytwarza emisję optyczną, szczególnie w zakresie wodoru alfa, ale takiego światła nie wykryto.

Być może pierścień został wyprodukowany przez masywną, niestabilną gwiazdę, a konkretnie gwiazdę Wolfa-Rayeta. Ponieważ gwiazda Wolfa-Rayeta jest masywna, jest w stanie generować silny wiatr gwiezdny, który wydmuchuje jej zewnętrzne warstwy głęboko w przestrzeń kosmiczną, zmniejszając jej masę. Gwiazdy Wolfa-Rayeta są często rozpoznawane albo po mgławicy, którą wydmuchują, albo po ich składzie chemicznym. Po odrzuceniu otoczki wodorowej cięższe pierwiastki w ich głębszych warstwach, takie jak hel i tlen, zostają odsłonięte.

Gwiazda Wolfa-Rayeta

Chociaż w Kýklosie nie ma mgławicy Wolfa-Rayeta, nie stanowi to problemu, ponieważ wiatr radiacyjny gwiazdy Wolfa-Rayeta szybko niszczy pyłową mgławicę znajdującą się w pobliżu. Chłodniejszy pył znajdujący się dalej byłby w stanie przetrwać i promieniować na poziomie 24 mikronów.

– Opierając się na ograniczonych obecnie dostępnych danych, cechy morfologiczne i spektralne Kýklos wydają się bardziej zgodne z cechami otoczki gwiazdy Wolfa-Rayeta – podsumował zespół Bordiu w artykule. Kolejnym krokiem będzie zatem kontynuacja badań za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba i uzyskanie tych danych, które potencjalnie rozwiążą zagadkę Kýklos.

Źródło: Arxiv.org.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.