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.
Странные радиокруги
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.
При ближайшем рассмотрении
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).
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.
От галактического взрыва до кротовых нор
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.
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.
Источник ria
