كشفت صور راديو سكاي المئات من “الأطفال” والكتل الضخمة الثقوب السوداء في المجرات البعيدة ، مع ارتداد الضوء من المجرات بشكل غير متوقع.
المجرات هي أجسام كونية شاسعة ، يبلغ حجمها عشرات الآلاف من السنين الضوئية ، وتتكون من الغاز والغبار والنجوم (مثل شمسنا).
نظرًا لحجمها ، من المتوقع أن يتغير مقدار الضوء المنبعث من المجرات ببطء وثبات ، بمرور الوقت ، يتخطى عمر الإنسان بكثير.
لكن بحثنا ، نشرت في ال إشعارات شهرية من الجمعية الفلكية الملكية، وجدت مجموعة مدهشة من المجرات التي يتغير ضوءها بشكل أسرع في غضون بضع سنوات فقط.
ما هو راديو المجرة؟
يعتقد علماء الفلك أن هناك ثقبًا أسود هائلاً في وسط معظم المجرات. بعضها “نشط” مما يعني أنها تصدر الكثير من الإشعاع.
تجذب مجالات جاذبيتها القوية المادة من محيطها وتمزقها إلى دائرة دائرية من البلازما الساخنة تسمى “قرص التراكم”.
يدور هذا القرص حول الثقب الأسود بسرعة الضوء تقريبًا. تعمل الحقول المغناطيسية على تسريع الجسيمات عالية الطاقة الموجودة على القرص إلى تيارات طويلة رفيعة أو “نفاثات” على طول محاور دوران الثقب الأسود. عندما تبتعد عن الثقب الأسود ، تتفتح هذه النفاثات في سحب كبيرة أو “فصوص” على شكل عيش الغراب.
هذا الهيكل بأكمله هو ما يشكل مجرة راديوية ، سميت بذلك لأنها تصدر الكثير من إشعاع الترددات الراديوية. يمكن أن تكون هذه مئات أو آلاف أو حتى ملايين السنين الضوئية ، وبالتالي يمكن أن تستغرق دهورًا لإظهار تغييرات جذرية.
لطالما تساءل علماء الفلك عن سبب احتواء بعض المجرات الراديوية على فصوص ضخمة ، بينما تبقى مجرات أخرى صغيرة ومحصورة. توجد نظريتان. الأول هو أن النفاثات تتراجع بسبب مادة كثيفة حول الثقب الأسود ، غالبًا ما تسمى الفصوص المحبطة.
ومع ذلك ، لا تزال التفاصيل حول هذه الظاهرة غير معروفة. لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت الفصوص محصورة مؤقتًا فقط في بيئة صغيرة كثيفة للغاية – أو ما إذا كانت تنمو ببطء في بيئة أكبر ولكن أقل كثافة.
النظرية الثانية لشرح الفصوص الأصغر هي أن النفاثات صغيرة الحجم ولم تنتشر بعد على مسافات كبيرة.
يطلق الثقب الأسود الهائل لهرقل أ نفاثات من الجسيمات عالية الطاقة في فصوص الراديو. (ناسا / إيسا / ناو)
كبار السن أحمر ، والأطفال أزرق
يمكن التعرف على المجرات الراديوية القديمة والشابة من خلال الاستخدام الذكي لعلم الفلك الراديوي الحديث: من خلال النظر إلى “لونها الراديوي”.
قمنا بمراجعة البيانات من مسح GaLactic و Extragalactic All Sky MWA (GLEAM)، الذي يرى السماء عند 20 ترددًا لاسلكيًا مختلفًا ، مما يمنح علماء الفلك رؤية “لون راديو” لا مثيل لها للسماء.
وفقًا للبيانات ، تظهر مجرات راديو الأطفال باللون الأزرق ، مما يعني أنها أكثر إشراقًا عند ترددات الراديو الأعلى. خلال هذا الوقت ، تظهر المجرات الراديوية القديمة والمحتضرة باللون الأحمر وتكون أكثر إشراقًا في الترددات الراديوية المنخفضة.
لقد حددنا 554 مجرة راديو للأطفال. عندما نظرنا إلى البيانات المتطابقة التي تم التقاطها بعد عام ، فوجئنا برؤية 123 منهم يرتدون في سطوعهم ، ويبدو أن وميض. هذا ترك لنا مع اللغز.
لا يمكن لشيء يزيد حجمه عن سنة ضوئية أن يختلف كثيرًا في السطوع على مدى أقل من عام دون خرق قوانين الفيزياء. لذا فإما أن مجراتنا كانت أصغر بكثير مما كان متوقعًا أو أن شيئًا آخر كان يحدث.
لحسن الحظ ، كانت لدينا البيانات التي نحتاجها لاكتشافها.
استخدمت الأبحاث السابقة حول تنوع المجرات الراديوية إما عددًا صغيرًا من المجرات ، أو بيانات أرشيفية تم جمعها من العديد من التلسكوبات المختلفة ، أو تم إجراؤها باستخدام تردد واحد.
من أجل بحثنا ، قمنا بدراسة أكثر من 21000 مجرة على مدار عام على عدة ترددات راديو. وهذا يجعلها أول دراسة لـ “التباين الطيفي” ، مما يسمح لنا برؤية كيف تتغير المجرات في السطوع عند الترددات المختلفة.
تغيرت بعض مجرات الراديو النطاطة للأطفال كثيرًا على مدار العام لدرجة أننا نشك في أنهم أطفال. هناك احتمال أن تكون هذه المجرات الراديوية المدمجة في الواقع مراهقة مضطربة يتحولون بسرعة إلى بالغين أسرع بكثير مما كان متوقعًا.
في حين أن معظم مجراتنا المتغيرة قد زادت أو انخفضت في السطوع بنفس المقدار تقريبًا في جميع ألوان الراديو ، فإن البعض لم يفعل ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، غيرت 51 مجرة سطوعها و اللون ، والذي يمكن أن يكون دليلًا على أسباب التباين.
انطباع الفنان عن تلسكوبات SKA-mid (يسار) و SKA-low (يمين). (SKAO / ICRAR / SARAO)
ثلاثة احتمالات لما يحدث
1) المجرات البراقة
يتشوه ضوء النجوم عندما يمر عبر الغلاف الجوي للأرض. هذا يخلق التأثير المتلألئ للنجوم التي نراها في سماء الليل ، تسمى “التلألؤ”. مر الضوء من المجرات الراديوية في هذه الدراسة عبر مجرتنا درب التبانة للوصول إلى تلسكوباتنا على الأرض.
لذا فإن الغاز والغبار داخل مجرتنا يمكن أن يشوهها بنفس الطريقة ، مما ينتج عنه تأثير متلألئ.
2) النظر إلى المدفع
في كوننا ثلاثي الأبعاد ، تطلق الثقوب السوداء أحيانًا جزيئات عالية الطاقة باتجاهنا مباشرة على الأرض. هذه المجرات الراديوية تسمى “blazars”.
بدلاً من رؤية نفاثات طويلة ورفيعة وفصوص كبيرة على شكل عيش الغراب ، نرى البلازارات كنقطة لامعة صغيرة جدًا. يمكن أن تظهر تقلبات شديدة على نطاقات زمنية قصيرة ، حيث يتم توجيه أي طرد صغير للمادة من الثقب الأسود الهائل نفسه مباشرة إلينا.
3) ثقب أسود يتجشأ
عندما “يتجشأ” الثقب الأسود المركزي الهائل جسيمات إضافية ، فإنها تشكل كتلة تتحرك ببطء على طول النفاثات. مع انتشار الكتلة إلى الخارج ، يمكننا اكتشافها أولاً في “راديو أزرق” ثم لاحقًا في “راديو أحمر”.
حتى نتمكن من اكتشاف التجشؤ من الثقوب السوداء العملاقة التي تسير ببطء في الفضاء.
ما الوجهة الآن؟
هذه هي المرة الأولى التي نمتلك فيها القدرة التكنولوجية لإجراء مسح واسع النطاق للتغيرات على ألوان راديو متعددة. تشير النتائج إلى نقص فهمنا لسماء الراديو وأن المجرات الراديوية قد تكون أكثر ديناميكية مما كان متوقعًا.
مع دخول الجيل القادم من التلسكوبات عبر الإنترنت ، وخاصة مصفوفة الكيلومتر المربع (SKA) ، سيخلق علماء الفلك صورة ديناميكية للسماء على مدار سنوات عديدة.
في هذه الأثناء ، من الجدير مشاهدة هذه المجرات الراديوية ذات السلوك الغريب ومراقبة الأطفال الناطدين عن كثب. 
كاثرين روس، طالب دكتوراه، جامعة كيرتن و ناتاشا هيرلي ووكرالفلكي الراديوي جامعة كيرتن.
تم إعادة نشر هذه المقالة من الحوار بموجب رخصة المشاع الإبداعي. اقرأها المقالة الأصلية.
