Künstlerische Darstellung seltsamer Radiokreise. (Sam Moorfield/CSIRO) Im Jahr 2019 entdeckten meine Kollegen und ich mithilfe von unheimlich leuchtenden Ringen am Himmel Das ASKAP-Radioteleskop von CSIRO in Westaustralien. Die Ringe waren anders als alles, was wir zuvor gesehen hatten, und wir hatten keine Ahnung, was sie waren.
Wir nannten sie Odd Radio Circles oder ORCs. Sie geben uns weiterhin Rätsel auf, aber neue Daten aus Südafrika MeerKAT Teleskope helfen uns, das Rätsel zu lösen.
Wir können jetzt sehen, dass jedes ORC auf einer Galaxie zentriert ist, die zu schwach ist, um früher entdeckt zu werden. Bei den Kreisen handelt es sich höchstwahrscheinlich um gewaltige Explosionen heißen Gases mit einem Durchmesser von etwa einer Million Lichtjahren, die von der Zentralgalaxie ausgehen.
Unser Artikel zeigt diese Ergebnisse wurde einem Peer-Review unterzogen und zur Veröffentlichung angenommen von Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society .
Eine genauere Betrachtung
Wir haben jetzt wunderschöne Bilder von einem dieser Ringe, aufgenommen mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop, die den ORC in atemberaubenden Details zeigen.
(Jayanne English/MeerKAT/Dark Energy Survey.)
Oben: MeerKAT-Bild (grün/grau) des ungeraden Radiokreises ORC1, überlagert mit einem optischen Bild von Dunkle Energie Umfrage.
MeerKAT sieht beispielsweise einen kleinen Funkemissionsklumpen in der Mitte des Rings, der mit einer entfernten Galaxie zusammenfällt. Wir sind mittlerweile ziemlich sicher, dass diese Galaxie den ORC erzeugt hat.
Wir sehen diese zentralen Galaxien auch in anderen ORCs, alle in großer Entfernung von der Erde. Wir gehen heute davon aus, dass diese Ringe entfernte Galaxien umgeben, die etwa eine Milliarde Lichtjahre entfernt sind, was bedeutet, dass die Ringe riesig sind – etwa eine Million Lichtjahre im Durchmesser.
Aus der Modellierung der schwachen, wolkigen Radioemission, die MeerKAT innerhalb der Ringe erkennt, scheint es, dass die Ringe die Ränder einer Kugelhülle sind, die die Galaxie umgibt, wie eine Druckwelle einer riesigen Explosion in der Galaxie.
Sie sehen nur deshalb wie Ringe und nicht wie Kugeln aus, weil die Kugel an den Rändern heller erscheint, wo sich entlang der Sichtlinie mehr Material befindet, ähnlich wie bei einer Seifenblase.
Oben: Künstlerische Darstellung seltsamer Radiokreise, die aus einer Zentralgalaxie explodieren. Es wird angenommen, dass die Ringe eine Milliarde Jahre brauchen, um die Größe zu erreichen, die wir heute sehen. Die Ringe sind so groß (Millionen Lichtjahre im Durchmesser), dass sie sich über andere Galaxien hinaus ausgedehnt haben. (Sam Moorfield/CSIRO)
Energetische Elektronen
MeerKAT hat auch das kartiert Polarisation der Radiowellen, die uns etwas über das Magnetfeld im Ring verraten. Unser Polarisationsbild zeigt ein Magnetfeld, das am Rand der Kugel entlang verläuft.
Dies deutet darauf hin, dass eine Explosion in der Zentralgalaxie dazu geführt hat, dass eine heiße Explosion mit dem dünnen Gas außerhalb der Galaxie kollidierte. Die resultierende Stoßwelle regte dann die Elektronen im Gas an, sodass sie sich spiralförmig um das Magnetfeld drehten und Radiowellen erzeugten.
(Larry Rudnick/MeerKAT-Daten)
OBEN: Linien am Rand des ORC zeigen die Richtung des Magnetfelds. Ein kreisförmiges Magnetfeld wie dieses weist darauf hin, dass es durch eine Stoßwelle aus der Zentralgalaxie komprimiert wurde.
Eine große Überraschung des MeerKAT-Ergebnisses ist, dass wir innerhalb des Rings mehrere gebogene Filamente der Radioemission sehen. Wir wissen immer noch nicht, was das ist.
Wir wissen jedoch, dass die Kugel so riesig ist, dass sie andere Galaxien verschluckt hat, als sie aus der Zentralgalaxie herausschoss. Vielleicht handelt es sich bei den Filamenten um Gasspuren, die von der vorbeiziehenden Schockwelle aus den Galaxien gerissen wurden?
Zusammenstoß Schwarze Löcher oder die Geburt von Millionen Sternen?
Die große Frage ist natürlich, was die Explosion verursacht hat. Wir prüfen zwei Möglichkeiten.
Einer davon ist, dass sie durch die Verschmelzung zweier Faktoren entstanden sind supermassive schwarze Löcher . Ein solches „Fusionsereignis“ setzt eine enorme Energiemenge frei, die ausreicht, um den ORC zu erzeugen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Zentralgalaxie eine „ Sternenexplosion 'Ereignis, bei dem plötzlich Millionen von Sternen aus dem Gas in der Galaxie geboren wurden. Ein solcher Starburst führt dazu, dass heißes Gas aus der Galaxie austritt und eine kugelförmige Schockwelle verursacht.
Beide schwarzes Loch Fusionen und Starburst-Ereignisse sind selten, was erklärt, warum ORCs so selten sind (bisher wurden nur fünf gemeldet).
Das Rätsel der ORCs ist noch nicht gelöst und wir müssen noch viel über diese mysteriösen Ringe am Himmel lernen. Bisher haben wir sie nur mit Radioteleskopen entdeckt – bei optischen, infraroten oder Röntgenwellenlängen sehen wir von den Ringen nichts.
Eine bessere Sicht bekommen
Um mehr herauszufinden, brauchen wir ein Tool, das noch empfindlicher ist als MeerKAT und ASKAP. Glücklicherweise baut die globale astronomische Gemeinschaft gerade ein solches Observatorium – das Quadratkilometer-Array (SKA), eine internationale Initiative mit Teleskopen in Südafrika und Australien.
ASKAP und MeerKAT wurden gebaut, um die Standorte und Technologie für die SKA zu testen. Abgesehen von ihrer Rolle als Vorläufer des SKA waren beide Teleskope auch für sich genommen äußerst erfolgreich und machten bereits in den ersten Betriebsjahren bedeutende Entdeckungen.
Ihr Erfolg bei der Entdeckung und Untersuchung von ORCs ist daher ein gutes Zeichen für die SKA.
Die beiden Teleskope ergänzen sich auch wunderbar: ASKAP ist hervorragend darin, große Himmelsbereiche zu untersuchen und neue Objekte zu finden, während MeerKAT konkurrenzlos darin ist, diese Objekte heranzuzoomen und sie mit höherer Empfindlichkeit und Auflösung zu untersuchen.
Der SKA verspricht, beides zu übertreffen. Zweifellos wird die SKA noch viele weitere ORCs finden und sie auch untersuchen können, um herauszufinden, was sie uns über den Lebenszyklus von Galaxien verraten. 
Ray Norris , Professor, Fakultät für Naturwissenschaften, Western Sydney University .
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