بادهای خروجی از ستارگان در حال انفجار ممکن است حلقه های غول پیکر را توضیح دهند.
این یک اتفاق معمولی نیست که اخترشناسان در مورد چیستی آن سوال کنند. معمولاً آنها با چیزهای مشاهده شده در فضا مانند ستاره ها، سیارات، سیاهچاله ها و کهکشان ها آشنا هستند. با این حال، در سال ۲۰۱۹، تلسکوپ ASKAP (راهیاب آرایه کیلومتر مربعی استرالیا) که به تازگی تکمیل شده بود، چیز کاملا جدیدی را شناسایی کرد: دایره های امواج رادیویی به قدری بزرگ که کل کهکشان ها در داخل آنها قرار داشتند.
همانطور که دانشمندان سعی می کردند بفهمند این حلقه ها دقیقا چه هستند، آنها همچنین می خواستند بدانند چرا وجود دارند. اکنون، محققان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو بر این باورند که ممکن است پاسخی داشته باشند: این دایره ها ممکن است پوسته هایی باشند که توسط بادهای کهکشانی بیرون زده، احتمالاً از ستارگان در حال انفجار عظیم به نام ابرنواخترها ایجاد شده اند. یافته های آنها در مجله Nature منتشر شده است.
چه توضیحی برای حلقه های رادیویی عجیب وجود دارد؟
محققان در حال تحقیق در مورد کهکشان‌های عظیم «ستاره‌باران» بوده‌اند که قادر به تولید این بادهای خروجی بسیار سریع هستند. کهکشان های ستارگان سرعت تشکیل ستاره ای غیرمعمول بالایی دارند. وقتی ستارگان به پایان عمر خود می رسند و منفجر می شوند، گاز را از ستاره و اطراف آن به فضای بین ستاره ای آزاد می کنند. اگر ستارگان متعددی به طور همزمان در نزدیکی یکدیگر منفجر شوند، نیروی حاصل از این انفجارها می تواند گاز را از خود کهکشان به سمت بادهای بیرونی هدایت کند که سرعت آن به ۲۰۰۰ کیلومتر در ثانیه می رسد.
به گفته محققان: «این کهکشان ها واقعاً جذاب هستند. آنها زمانی رخ می دهند که دو کهکشان بزرگ با هم برخورد می کنند. برخورد تمام گاز را به یک ناحیه بسیار فشرده وادار می کند و باعث انفجار شدید تشکیل ستاره می شود.
حلقه های رادیویی بزرگ، غیر معمول و مرموز
به لطف پیشرفت‌های فناوری، ASKAP توانست مناطق وسیعی از آسمان را با حساسیت زیاد کاوش کند و برای اولین بار در سال ۲۰۱۹ امکان تشخیص دایره‌های رادیویی عجیب و غریب (ORCs) را فراهم کرد. این ORCها عظیم بودند و صدها کیلوپارسک و یک کیلوپارسک را پوشش می‌دادند. برابر با ۳۲۶۰ سال نوری (برای اینکه بخواهیم در چشم انداز بگوییم، کهکشان راه شیری ما حدود ۳۰ کیلوپارسک عرض دارد).
تئوری های مختلفی برای توضیح منشأ ORC ها پدید آمدند، مانند سحابی های سیاره ای و ادغام سیاهچاله ها. با این حال، داده های رادیویی به تنهایی نمی توانند بین این نظریه ها تمایز قائل شوند. محققان با در نظر گرفتن این احتمال که حلقه‌های رادیویی ممکن است به مراحل بعدی کهکشان‌های انفجار ستاره‌ای که در حال بررسی بودند، مرتبط باشند، شگفت‌زده شدند. آنها بر روی ORC 4 تمرکز کردند، اولین ORC قابل مشاهده کشف شده از نیمکره شمالی.
شبیه سازی بادهای خروجی از ستاره ها
با استفاده از طیف نگار میدان انتگرال در W.M. رصدخانه کک در هاوایی، محققان ORC 4 را مورد بررسی قرار دادند و انبوهی از گازهای بسیار درخشان، گرم و فشرده را نشان دادند که بسیار بیشتر از آنچه در یک کهکشان معمولی دیده می‌شود.
با تجزیه و تحلیل داده های تصویربرداری نوری و مادون قرمز، آنها به این نتیجه رسیدند که ستاره های کهکشان ORC 4 تقریباً ۶ میلیارد سال سن دارند. یک انفجار ستاره‌زایی در این کهکشان وجود داشت، اما تقریباً یک میلیارد سال پیش به پایان رسید.”
یافته ها و نتایج تحقیقات
محققان شبیه‌سازی‌های عددی را برای تکرار اندازه و ویژگی‌های حلقه رادیویی در مقیاس بزرگ انجام دادند. شبیه‌سازی‌ها حاکی از آن بود که بادهای کهکشانی در حال خروج به مدت ۲۰۰ میلیون سال قبل از توقف ادامه دارند. پس از توقف باد، یک شوک رو به جلو به بیرون راندن گاز با دمای بالا ادامه داد و یک حلقه رادیویی تشکیل داد، در حالی که یک شوک معکوس باعث شد گاز خنک‌تری به کهکشان برگردد. این شبیه‌سازی با سن ستاره‌ای تخمینی یک میلیارد ساله ORC 4 که ۷۵۰ میلیون سال را در بر می‌گیرد، همسو بود.
برای انجام این کار به سرعت خروج جرم بالا نیاز دارید، به این معنی که مواد زیادی را خیلی سریع خارج می کند. و گاز اطراف درست خارج از کهکشان باید چگالی کم داشته باشد، در غیر این صورت شوک متوقف می شود. کویل توضیح داد که این دو عامل کلیدی هستند. “به نظر می رسد کهکشان هایی که ما در حال مطالعه آن بوده ایم این نرخ های خروجی با جرم بالا را دارند. آنها نادر هستند، اما وجود دارند. من واقعاً فکر می‌کنم که این به ORCها اشاره دارد که از نوعی بادهای کهکشانی بیرون‌ریز سرچشمه می‌گیرند.»
بادهای خروجی نه تنها می توانند به اخترشناسان در درک ORC ها کمک کنند، بلکه ORC ها می توانند متقابلاً به درک بادهای خروجی کمک کنند. کویل اظهار داشت: «ORCها راهی را برای ما فراهم می‌کنند تا بادها را از طریق داده‌های رادیویی و طیف‌سنجی ببینیم. این می تواند به ما کمک کند تا مشخص کنیم که این بادهای کهکشانی بسیار رایج هستند و چرخه زندگی باد چگونه است. آنها همچنین می توانند به ما کمک کنند تا در مورد تکامل کهکشانی بیشتر بدانیم: آیا همه کهکشان های عظیم از فاز ORC عبور می کنند؟ آیا کهکشان های مارپیچی وقتی دیگر ستاره تشکیل نمی دهند، بیضوی می شوند؟
منابع
