کشف یک «دایره رادیویی عجیب» جدید در مرکز کهکشان راه شیری

به گزارش فرادید، به گفته اخترشناسانی که با تلسکوپ رادیویی MeerKAT در آفریقای جنوبی این کشف را انجام دادند، حلقه‌ی اسرارآمیزی از نور رادیویی ممکن است توسط یک نوع ستاره‌ی عظیم ایجاد شده باشد که باد قدرتمندی از تابش، لایه‌های بیرونی آن را بلند کرده و با خود می‌برد. 

سال ۲۰۱۹، اخترشناسانی که با تلسکوپ رهیاب کیلومتر مربعی استرالیایی یا ASKAP یک بررسی انجام دادند، متوجه چندین حلقه عجیب از نور رادیویی شدند که در هر طول موج دیگر نور قابل‌شناسایی نبودند و منبع روشنی نداشتند. ستاره‌شناسان آن‌ها را «دایره‌های رادیویی عجیب» یا به اختصار ORC نامیدند. 

در حال حاضر، تنها تعداد انگشت‌شماری از آن‌ها شناخته‌شده هستند، اما اکنون یک ORC جدید کشف شده که تمام قوانین را زیر پا می‌گذارد. 

ASKAP یک پیشگام فناوری برای آرایه کیلومتر مربعی (SKA) است که مجموعه‌ی عظیمی از بشقاب‌ها و آنتن‌های رادیویی است که بین استرالیا و آفریقای جنوبی تقسیم می‌شوند. آفریقای جنوبی نیز رصدخانه پیشگام SKA خودش را دارد، به شکل MeerKAT (در اصل تلسکوپ رادیویی Karou) که در پارک ملی Meerkat این کشور مستقر است. 

در مشاهدات انجام‌شده با MeerKAT در نوامبر ۲۰۲۲ بود که اخترشناسان به رهبری کریستوبال بوردیو از رصدخانه کاتانیا در ایتالیا چیزی غیرعادی شناسایی کردند، یک ORC، اما نه در جایی که قرار است باشد!

پیش از این کشف، تمام ORCهای قبلی در عرض‌های جغرافیایی کهکشانی بالا پیدا شده بودند. به بیان دیگر، آن‌ها بالای صفحه کهکشان راه شیری ما قرار دارند، به این معنا که یا در کهکشان ما بسیار نزدیک به ما هستند یا برون‌کهکشانی هستند. در واقع، چندین ORC حاوی یک کهکشان در وسط حلقه هستند و تصور می‌شود آن ORCها در اثر فورانی از آن کهکشان، احتمالاً از یک رویداد انفجار ستاره‌ای که به تعداد زیادی ابرنواختر یا ادغام بین دو سیاه‌چاله‌ی بسیار عظیم که به یک پالس انرژی ختم شده، ایجاد شده‌اند. 

با این حال، این ORC جدید تنها شش درجه بالاتر از صفحه کهکشان ماست و در کهکشان راه شیری آنطور که در آسمان شناسانده شده، است. افزون بر این، از دیدگاه ما، به نظر می‌رسد این ORC کاملاً به مرکز کهکشانی نزدیک است. با این حال، این می‌تواند فقط یک تصادف باشد، می‌تواند بسیار نزدیکتر یا بسیار دورتر از مرکز کهکشان ما باشد که ۲۶۰۰۰ سال نوری فاصله دارد. 

ORC که با نام J۱۸۰۲–۳۳۵۳ فهرست شده، توسط کسانی که آن را کشف کردند کایکلوس (Kýklos) نامیده شده، واژه‌ای که در یونانی به معنای دایره است. اندازه‌ی کایکلوس در آسمان ۸۰ قوس ثانیه است (یک قوس ثانیه ۱/۳۶۰۰ درجه است). خود حلقه تنها در طول موج‌های رادیویی دیده می‌شود، جایی که کم‌نور، تکه‌تکه، نازک (فقط ۶ قوس ثانیه ضخامت) و تقریبا به شکل یک دایره‌ی کامل است و طیف رادیویی آن به طرز شگفت‌آوری مسطح است، به این معنا که برخلاف ORCهای قبلی هیچ خط طیفی قابل‌توجهی ندارد. 

تیم بوردیو دریافتند که این ORC می‌تواند چیز جدیدی باشد، اما قبل از تعیین آن، باید احتمالات دیگر را رد می‌کردند. 

«مأموریت گایا» آژانس فضایی اروپا، سه کهکشان را فهرست‌بندی کرده که همگی در کایکلوس در آسمان قرار دارند. یک کهکشان به طور خاص فقط ۳ قوس ثانیه از مرکز حلقه فاصله دارد، اما اگر کایکلوس توسط این کهکشان تولید شده باشد، توضیح اینکه چرا این کهکشان در قیاس با سایر ORCهای متصل به کهکشان‌ها دارای چنین طیف مسطحی است، یک چالش خواهد بود. 

اگر کایکلوس برون‌کهکشانی نباشد، پس باید در کهکشان راه شیری ما باشد و در این صورت منشأ ستاره‌ای دارد. بقایای ابرنواختر معمولاً ساختارهای سحابی گردی هستند که توسط موج انفجار ناشی از برخورد یک ستاره‌ی در حال انفجار با گاز و غبار موجود در محیط میان‌ستاره‌ای ایجاد می‌شوند. 

با این حال، بقایای ابرنواخترها معمولاً اشعه ایکس هم تولید می‌کنند و هیچ اشعه ایکسی از کایکلوس شناسایی نشده است. اگرچه چندین تپ اختر (اختر تپنده) که ستاره‌های نوترونی در حال چرخشی هستند که توسط برخی ابرنواخترها ایجاد شده‌اند، از دید ما داخل حلقه شناسایی شده‌اند، ما هیچ اطلاعاتی در مورد فاصله آن‌ها نداریم تا بگوییم آیا آن‌ها به حلقه متصل هستند یا مکان آن‌ها صرفاً یک خط دید تصادفی است. 

شاید کایکلوس یک سحابی سیاره‌ای باشد که پوشش ستاره‌ای خورشیدمانندی در حال مرگ است. یک سحابی سیاره‌ای معمولاً قبل از پراکندگی، تا حدود ۳ سال نوری رشد می‌کند. اگر کایکلوس یک سحابی سیاره‌ای باشد، باید یک سحابی با اندازه بزرگِ غیرطبیعی باشد یا به طور معقولی به ما نزدیک باشد تا با عرض ۸۰ قوس ثانیه در آسمان ظاهر شود. (برای مقایسه، احتمالاً مشهورترین سحابی سیاره‌ای، سحابی حلقه در صورت فلکی لیرا است که ۲۳۰ قوس ثانیه عرض در فاصله ۲۲۰۰ سال نوری دارد.) با این حال، یک سحابی سیاره‌ای تابش نوری ایجاد می‌کند، به ویژه در نور هیدروژن آلفا، اما چنین نوری شناسایی نشده است. 

در عوض، شاید حلقه توسط یک ستاره‌ی عظیم و ناپایدار، به ویژه یک ستاره ولف-رایه تولید شده باشد. از آنجا که یک ستاره‌ی ولف-رایه بسیار عظیم است، قادرست باد قدرتمندی از تشعشع ایجاد کند که لایه‌های بیرونی‌اش را به عمق فضا ببرد، جرم آن را کاهش دهد و آن را پایدارتر کند. ستارگان ولف-رایه معمولاً یا از طریق سحابی که می‌وزند یا از طریق ترکیب‌شان شناسایی می‌شوند، با رها شدن پوشش هیدروژنی آن‌ها، عناصر سنگین‌تر مانند هلیوم و اکسیژن در لایه‌های عمیق‌تر آن‌ها در معرض دید قرار می‌گیرند. 

اگرچه هیچ سحابی ولف-رایه‌ای در کایکلوس آشکار نیست، اما این یک مشکل نیست چون باد تابشی سریع یک ستاره ولف-رایه به سرعت سحابی غبارآلود نزدیک به خود را از بین می‌برد. گرد و غبار سردتر و دورتر در فاصله ۲۴ میکرونی زنده می‌ماند و می‌تابد، اما تیم بوردیو خاطرنشان کرده که هیچ داده‌ای در این طول موج در دسترس نیست تا بتوان گفت آیا این غبار سردتر وجود دارد یا خیر. با این حال، شواهد دیگری برای پشتیبانی از سناریوی ستاره‌ای ولف-رایه وجود دارد که طیف مسطحی است که برای این نوع جرم ستاره‌ریز بسیار معمولی است. 

تیم بوردیو در مقاله تحقیقاتی خود نوشته: «بر اساس داده‌های محدود موجود در حال حاضر، ویژگی‌های مورفولوژیکی و طیفی کایکلوس با پوسته ولف-رایه سازگارتر به نظر می‌رسد.» 

اینکه هنوز یک ستاره ولف-رایه درون کایکلوس شناسایی نشده، درست است. یک ستاره درخشان وجود دارد، HD ۱۶۴۴۵۵، اما یک ستاره ولف-رایه نیست. گایا سه نامزد ستاره‌ای دیگر را شناسایی کرده، از جمله یک ستاره مایل به آبی که ۲۴۵۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد. اگر این ستاره منبع کایکلوس باشد، پس در آن فاصله، حلقه حدود ۱۰ سال نوری وسعت خواهد داشت. با این حال، هیچ داده طیفی در مورد این ستاره وجود ندارد که بگوییم آیا این ستاره یک ستاره ولف-رایه است یا خیر. 

بنابراین، گام بعدی، پیگیری با تلسکوپ فضایی جیمز وب و به دست آوردن آن داده‌ها برای حل احتمالی رمز و راز کایکلوس خواهد بود.