تبين أن هيكل الحلقة المزدوجة غير المعتاد الذي اكتشفه علماء مواطنون في الفضاء هو أمر نادر في الفضاء. وقال الدكتور أناندا هوتا، المؤلف الرئيسي للدراسة، التي نشرت في أوائل أكتوبر في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، إن الجسم السماوي الشاذ الذي سجله التلسكوب الراديوي هو عبارة عن دائرة راديوية غريبة، وهي واحدة من أندر الأجسام وأكثرها غموضا في الكون.
وذكرت شبكة CNN أن الدوائر الراديوية الغريبة، والمعروفة أيضًا باسم ORCs، من المحتمل أن تتكون من غاز ممغنط مشحون بالبلازما ويتأثر بشدة بالمجالات المغناطيسية، وهي كبيرة جدًا لدرجة أنها تحتوي على مجرات كاملة في مراكزها. تمتد هذه المجرات لمئات الآلاف من السنين الضوئية، وغالبًا ما يبلغ حجمها 10 إلى 20 مرة حجم مجرتنا درب التبانة. ولكنها أيضًا ضعيفة للغاية ولا يمكن اكتشافها عادةً إلا عن طريق إشارات الراديو.
ويعد الجسم الراديوي الغريب المكتشف حديثا، والمسمى RAD J131346.9+500320، أبعد جسم معروف حتى الآن، حيث يقع على بعد 7.5 مليار سنة ضوئية من الأرض، وأول جسم يكتشفه علماء مدنيون. بالإضافة إلى ذلك، هذه هي دائرة الراديو الفردية الثانية فقط والتي تحتوي على اثنتين.
وقالت أناندا هوتا، الأستاذة المساعدة في مركز التميز في الطاقة الذرية بجامعة مومباي: “تعد ORCs من بين أغرب وأجمل الهياكل الكونية التي رأيناها على الإطلاق، وقد تحمل أدلة مهمة حول كيفية نمو المجرات والثقوب السوداء معًا”.
تم اكتشاف دوائر الراديو الغريبة لأول مرة منذ حوالي ست سنوات، لكن هيكلها لا يزال بعيد المنال إلى حد كبير.
الدكتور هوتا هو المدير والباحث الرئيسي في RAD@home Astronomy Collaborative، وهو مجتمع عبر الإنترنت مفتوح لأي شخص لديه خلفية في العلوم. يوضح أناندا هوتا أن علماء الفلك يدربون المستخدمين على التعرف على أنماط موجات الراديو الضعيفة والخافتة وتحليل الصور الفلكية.
وظهرت الدائرة الراديوية الغريبة المكتشفة حديثا في بيانات من التلسكوب منخفض التردد (LOFAR)، الذي يضم آلاف الهوائيات في هولندا وعبر أوروبا لإنشاء تلسكوب راديوي كبير. وهو أكبر التلسكوبات الراديوية وأكثرها حساسية ويعمل على الترددات المنخفضة.
على الرغم من أن المشاركين في RAD@home لم يتدربوا بشكل خاص على البحث عن دوائر راديوية غريبة، فقد برز الهيكل غير المعتاد المكون من حلقتين، مما يمثل أول دائرة راديوية غريبة تم التعرف عليها مع LOFAR. يبدو أن الدوائر تتقاطع، وهو ما يعتقد الباحثون أنه لأننا نراها من الأرض، ولكن من المرجح أن تكونا منفصلتين في الفضاء. ويبلغ قطر هذا الزوج 978.469 سنة ضوئية. السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة، أو 9.46 تريليون كيلومتر.
قال الدكتور هوتا: “يُظهر هذا العمل كيف يمكن لعلماء الفلك المحترفين والعلماء المواطنين العمل معًا لدفع حدود الاكتشاف العلمي”.
اقترح علماء الفلك أن الدوائر الراديوية الغريبة يمكن أن تكون عبارة عن فتحات دودية، أو موجات صدمية ناجمة عن اصطدامات الثقوب السوداء أو اندماج المجرات، أو نفاثات قوية تقذف جسيمات نشطة.
قال الدكتور هوتا: “نفترض أنه كان هناك انفجار هائل في المجرة المركزية. ربما تكون الصدمة أو موجة الانفجار الناتجة قد نشطت سحب البلازما الممغنطة القديمة، مما جعلها تتوهج مرة أخرى مثل أجراس الراديو”.
يوضح أناندا هوتا أن سحب البلازما ربما تكونت في البداية بواسطة نفاثات من المادة أطلقها الثقب الأسود الهائل في المجرة. وأضاف أن موجة الصدمة الجديدة تزيل بشكل أساسي “الدخان” الذي خلفه النشاط السابق للمجرة.
لا تستهلك الثقوب السوداء النجوم والغاز والغبار بشكل مباشر. وبدلا من ذلك، ستسقط المادة في قرص دوار حول الثقب الأسود. ومع تصاعد الحطام بشكل حلزوني أسرع فأسرع، يصبح الجو حارًا جدًا. يساعد المجال المغناطيسي القوي حول الثقب الأسود في توجيه هذه الجسيمات النشطة شديدة الحرارة بعيدًا عن الثقب الأسود في نفاثات تقترب من سرعة الضوء.
واكتشف الفريق أيضًا حلقتين راديويتين غريبتين في مجرتين مختلفتين، بما في ذلك واحدة تقع في نهاية تدفق قوي ذو انحناء حاد، مما أدى إلى ظهور حلقة راديوية يبلغ عرضها حوالي 100 ألف سنة ضوئية.
وأشار هوتا إلى أن كلتا الحلقتين الراديويتين الغريبتين تقعان في مجرات داخل عناقيد مجرية أكبر، مما يعني أن النفاثات الصادرة من ثقوبها السوداء فائقة الكتلة تتفاعل مع البلازما الساخنة المحيطة بها، مما قد يساعد في تكوين حلقات راديوية.
وعلق الدكتور براتيك دابهادي، المؤلف المشارك في الدراسة، والأستاذ المشارك في قسم الفيزياء الفلكية في المركز الوطني للأبحاث النووية في وارسو: “تُظهر هذه الاكتشافات أن ORCs والحلقات الراديوية ليست نادرة منفصلة – فهي جزء من عائلة أوسع من هياكل البلازما الغريبة التي تشكلتها نفاثات الثقب الأسود والرياح والبيئة”.
إن اكتشاف أبعد حلقة راديو غريبة حتى الآن يسمح للباحثين بالتعمق في الماضي. ويعتقد الفريق أن هذه الظاهرة يمكن أن تكون وسيلة لتسجيل والحفاظ على الأحداث الفوضوية القديمة التي شكلت المجرات منذ مليارات السنين.
سافر الضوء من الحلقة الراديوية 7.5 مليار سنة للوصول إلى الأرض ويمكن أن يوفر نظرة ثاقبة لدور الحلقات الراديوية الغريبة في تطور المجرات مع مرور الوقت، وهو أمر غير معروف على نطاق واسع.
وقال هوتا: “من خلال دراستها في أوقات كونية مختلفة، يمكننا أن نبدأ في كشف كيفية تأثير هذه الانفجارات من الطاقة على الغاز المحيط وتعزيز أو منع تكوين النجوم”. “إن اكتشافنا يدفع الحد العمري المعروف لـ ORCs إلى ما يقرب من نصف عمر الكون، مما يوفر أدلة مهمة حول أصلها وارتباطها بدورة الحياة الأوسع للمجرات.”
لا تزال هناك العديد من الأسئلة حول دوائر الراديو الغريبة، بما في ذلك لماذا يراها علماء الفلك فقط بهذه الأحجام الكبيرة. أراد هوتا ودابهادي معرفة ما إذا كانت الدوائر تتوسع بسبب فقاعات أصغر حجمًا وغير قابلة للاكتشاف. وإذا كانت الدوائر الراديوية هي بالفعل نتيجة لاندماج المجرات أو الثقوب السوداء الهائلة، فلماذا لا يتم ملاحظتها في كثير من الأحيان؟
سوف تتطلب الإجابة على هذه الأسئلة مساعدة العلماء المواطنين وجيلًا جديدًا من التلسكوبات، مثل المجمعات العابرة للقارات التي تبلغ مساحتها كيلومترًا مربعًا في جنوب إفريقيا وأستراليا.
يجري البناء حاليًا ومن المتوقع أن يكتمل في عام 2028. وسيشمل المجمع آلاف الأطباق وما يصل إلى مليون هوائي منخفض التردد لإنشاء أكبر تلسكوب راديوي في العالم.
وعلى الرغم من أن هذه الأطباق والهوائيات ستقع في جزأين مختلفين من العالم، إلا أنها ستشكل تلسكوبًا بمساحة لجمع البيانات تزيد عن مليون متر مربع، مما يسمح لعلماء الفلك بمراقبة السماء بأكملها بشكل أسرع من أي وقت مضى.