Не похожие ни на что. Получены новые данные о странных космических кругах
Художественное представление странных радиокругов ORCs. Имея размеры миллионы световых лет в поперечнике, они распространяются далеко за пределы их родных галактик
Самый мощный в мире радиотелескоп MeerKAT в ЮАР получил детальные изображения странных радиокругов (ORCs) — загадочных космических объектов, впервые обнаруженных в 2019-м. Новые данные показывают, что это сферические оболочки диаметром около миллиона световых лет, окружающие далекие галактики. Ученые предложили несколько гипотез их происхождения.
В сентябре 2019-го австралийский комплекс радиотелескопов ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder), собирая информацию для Эволюционной карты Вселенной (EMU), выявил три странных кольцевых объекта. Четвертый зафиксировали в 2021-м, а пятый нашли в архиве радиотелескопа GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope).
Отчетливо видимые на радиоволновых изображениях, они никак не проявлялись в рентгеновском, оптическом или инфракрасном диапазонах. Ученые пришли к выводу, что имеют дело с новым классом астрономических объектов. Их назвали Odd Radio Circles (ORCs), то есть «странные радиокруги».
Все они находятся в высоких галактических широтах. Угловой диаметр — около минуты, примерно три процента Луны в ночном небе, а размер в поперечнике — порядка миллиона световых лет, в 16 раз больше Млечного Пути.
Круги в радиоастрономических изображениях — это остатки сверхновых, планетарные туманности, околозвездные оболочки, протопланетные диски или звездообразующие галактики. Но тут особый случай.
Радиотелескоп ASKAP предназначен для поиска новых, редких, слабых или трудноопределимых объектов во Вселенной, в частности быстрых радиовсплесков. Полное сканирование неба он совершает менее чем за две недели — другим требуется почти два года. Но для странных кругов этот инструмент не очень подходит.
Для детального изучения одного из них — ORC1 — астрономы задействовали самый мощный в мире радиотелескоп MeerKAT Южноафриканской астрономической обсерватории. Так исследователи получили более качественные изображения, на которых видна сложная структура объекта, а также составили карты внутренних параметров — поляризации и спектрального индекса (зависимости потока излучения от его частоты).
Слева показано изображение ORC1, построенное по первичным данным ASKAP, справа — по новым наблюдениям MeerKAT
Выводы следующие. Прежде всего окончательно подтвердилось, что это не планетарные туманности или остатки сверхновых, так как в трех случаях из пяти в центре ORCs находятся радиогалактики с высокоактивной черной дырой.
Радиогалактики, как правило, — эллиптические по форме и отличаются более интенсивным радиоизлучением, которое связано с синхротронным процессом — разгоном электронов до релятивистских скоростей в магнитной плазме. Часто вокруг образуются радиооблака — огромные эллипсы по обе стороны галактического ядра, излучающие в радиодиапазоне.
Внутри ORC1 ученые с удивлением увидели несколько дуг — изогнутых нитей радиоизлучения. Возможно, это следы интерференции ударных волн от других галактик. Как выяснилось, структура магнитного поля ORC1, смоделированного на основе анализа параметров поляризации, соответствует газовому облаку, расширяющемуся от центра к краям. В итоге выдвинули три гипотезы происхождения ORCs.
Скорее всего, странные радиокруги — это оболочка синхротронного излучения, сопровождающего мощный взрыв в центре галактики-хозяина из-за слияния двух сверхмассивных черных дыр. Ударная волна ускорила электроны в межгалактической среде, что привело к образованию сферического пузыря радиоизлучения. Если это так, то, по расчетам, кольцам понадобилось около миллиарда лет, чтобы достичь нынешнего размера.
Данные радиотелескопа MeerKAT (зеленым), наложенные на изображение соответствующего участка звездного неба в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах
Второй вариант — релятивистские струи высокоэнергичных заряженных частиц, которые выбрасывает со своих полюсов сверхмассивная черная дыра в центре галактики. Плазма при остывании в межгалактическом пространстве образует два диффузных лепестка радиоизлучения. Не исключено, что ORCs — это торцевые срезы таких лепестков.
И третья версия: кольцевые радиоструктуры — результат ударной волны от звездообразования в галактике. Даже столь скромная по темпам формирования новых звезд галактика, как Млечный Путь, генерирует звездный ветер из заряженных частиц и газа. При вспышке кинетическая энергия выброшенного вещества переходит в тепловую и появляется много быстро расширяющегося сверхнагретого газа, который распространяется в межгалактической среде.
Еще одну, довольно оригинальную гипотезу высказали российские физики Александр Кириллов и Елена Савелова из МГТУ имени Баумана. Они предположили, что странные радиокруги — это кротовые норы, туннели в ткани пространства-времени. Кротовые норы предсказывает теория относительности Эйнштейна, однако астрономы пока их не находили.
Кротовые норы — мощный источник внегалактических космических лучей. Кроме того, у них должно быть собственное магнитное поле. Все это есть у ORCs.
Исследования продолжатся на радиотелескопах ASKAP и MeerKAT, а также, если получится, на рентгеновском eROSITA на борту российской космической обсерватории «Спектр-РГ».
ASKAP и MeerKAT входят в международный проект по созданию крупнейшего в мире радиоинтерферометра SKA (Square Kilometre Array), состоящего из множества антенн на разных континентах. Ученые надеются, что объединенные в единую сеть радиотелескопы позволят открыть больше ORCs и лучше их понять.
