XMM-Newton که توسط آژانس فضایی اروپا و تلسکوپ فضایی ناسا اداره می شود، از یک “شبدر” کیهانی عظیم عکسبرداری کرد تا منشا مرموز آن را آشکار کند.
Cloverleaf نمونه ای از “دایره های رادیویی فرد” یا ORC است. این اجرام حباب‌های عجیبی از نور رادیویی هستند که به قدری بزرگ هستند که می‌توانند هزاران بار پهن‌تر از کهکشان راه شیری باشند، بنابراین کل کهکشان را در بر می‌گیرند – گاهی اوقات بسیاری.
ORC ها در سال 2019 زمانی که استرالیا کشف شد یک آرایه کیلومتر مربع Pathfinder (ASKAP) نام مناسب را انتخاب کرد ORC-1. از آن زمان، کاوشگرهای رادیویی فضا به اندازه کافی حساس شده اند تا هفت ORC دیگر را شناسایی کنند، که یکی از آنها Cloverleaf است، موضوع مشاهدات XMM-Newton.
نیروی مورد نیاز برای ایجاد چنین ساختاری بسیار زیاد است و اخترشناسان را به این فکر می‌اندازد که چه رویدادهای خشونت‌باری می‌تواند باشد. کافی برای ایجاد یک ORC به لطف مشاهدات XMM-Newton، محققان بر این باورند که رویداد ایجاد برگ شبدر برخوردی بین دو گروه از کهکشان ها بوده است.
اسرا بلبل، سرپرست تیم این مطالعه و اخترفیزیکدان موسسه ماکس پلانک برای فیزیک فرازمینی، گفت: «این اولین بار است که کسی تابش اشعه ایکس مرتبط با ORC را می‌بیند. در بیانیه ای گفت. “این کلید گم شده برای باز کردن راز تشکیل شبدر بود.”
نحوه اشعه ایکس ORC
شبیه‌سازی‌های کامپیوتری متعددی تلاش کرده‌اند تا تولد ORCها را بازسازی کنند و موفق به بازسازی شکل‌های این موجودات عجیب و غریب شده‌اند. با این حال هیچ کس شدت انتشار گسترده رادیویی را که ORC را تعریف می کند، بازسازی نکرده است.
با این حال، Bulbul متوجه شد که ORC ها قبلا در نور اشعه ایکس بررسی نشده بودند. این دانشمند استدلال کرد که چنین تحقیقاتی می تواند قطعه گم شده پازل را نشان دهد. او به همراه فوق دکترای موسسه ماکس پلانک، شیائویان ژانگ، داده های اسکن را از بررسی پرتو ایکس آرایه تلسکوپ تصویربرداری پیشرفته (اروسیتا) در جستجوی چنین انتشارات مربوط به ORC.
این دو شواهدی از انتشار اشعه ایکس پیدا کردند که به نظر می رسید با ORC برگ شبدری که تنها طی 7 دقیقه زمان مشاهده eROSITA جمع آوری شده است، مرتبط باشد. اگرچه این مقدار کمی از داده ها بود، اما کافی بود تا Bulbul را وادار کند تا تیم بزرگتری را جمع آوری کند و با XMM-Newton پنج ساعت و نیم زمان تلسکوپ دریافت کند.
ژانگ در بیانیه گفت: «ما واقعاً خوش شانس بودیم. ما در مشاهدات eROSITA چندین منبع نقطه ای پرتو ایکس قابل قبول در نزدیکی ORC دیدیم، اما نه انتشار گسترده ای که با XMM-Newton دیدیم. به نظر می رسد که منابع eROSITA نمی تواند از Cloverleaf باشد، اما به اندازه کافی قانع کننده بود که ما را وادار به بررسی دقیق تر کند.
برخورد بین کهکشان ها
انتشار پرتو ایکس از Cloverleaf که توسط XMM-Newton مشاهده شده است، توزیع گاز را در گروهی از کهکشان‌ها نشان می‌دهد که در ORC جاسازی شده‌اند. این یک جورهایی مانند طرح کلی صحنه جرم با گچ است.
با مشاهده این که چگونه این گاز مختل شده است، تیم می تواند ببیند که کهکشان های Cloverleaf در واقع زمانی بخشی از دو گروه مجزا بودند که به هم رسیدند، برخورد کردند و ادغام شدند.
اشعه ایکس همچنین دمای گاز را در منطقه نشان داد و آن را در حدود 15 میلیون درجه فارنهایت (8.3 میلیون درجه سانتیگراد) قرار داد. هر چه جرم کهکشان‌های درگیر در خوشه‌های کهکشانی مانند این بیشتر باشد، تأثیر گرانشی ادغام بیشتر می‌شود و گاز سریع‌تر به دام می‌افتد. همه اینها به نوبه خود دمای گاز ورودی را افزایش می‌دهد، به این معنی که دمای این ماده می‌تواند به دانشمندان ایده دهد که چند کهکشان در ادغام شرکت داشتند. شما فقط باید برعکس کار کنید.
ژانگ گفت: «این اندازه‌گیری به ما امکان می‌دهد نتیجه بگیریم که ORC Cloverleaf توسط حدود دوازده کهکشان که با هم گرانش کرده‌اند میزبانی می‌شود، که با آنچه در تصاویر نور مرئی عمیق می‌بینیم مطابقت دارد.
در مورد انتشارات رادیویی از ORC، تیم حدس می‌زند که آنها توسط ORC تولید شده‌اند ذراتی که توسط امواج ضربه ای شتاب می گیرند که از کهکشان ها هنگام برخورد با هم تکان می خورد.
یکی از مشکلات پیشنهادی تیم این است ادغام گروه های کهکشانی رایج هستند اما ORC ها از طرف دیگر نادر هستند. این بدان معنی است که هنوز مشخص نیست که چگونه این گروه کهکشانی خاص که با هم برخورد می کنند، برگ شبدر را ایجاد می کنند، تا زمانی که رویدادهای مشابه چنین ORC هایی را به وجود آوردند.
کیم ویور، دانشمند پروژه XMM-نیوتن ناسا در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا که در این مطالعه شرکت نداشت، در این بیانیه گفت: کهکشان ها همیشه با هم تعامل و ادغام می شوند. اما منبع ذرات شتاب‌دار نامشخص است.»
او افزود که احتمال دیگری برای سیگنال رادیویی قدرتمند می تواند شامل این سیگنال باشد سیاهچاله های کلان پرجرم که در قلب هر یک از کهکشان های در حال برخورد قرار دارند. این سیاهچاله ها ممکن است در گذشته دوره هایی از تغذیه و فعالیت شدید را پشت سر گذاشته باشند. الکترون‌های باقی مانده از این فعالیت باستانی ممکن است باقی بمانند و با ادغام خوشه‌های کهکشانی که گسیل‌های رادیویی شدیدی تولید می‌کنند، دوباره شتاب گرفته باشند.
معمای Cloverleaf ممکن است حل شود، اما یافته ها سوالات بیشتری را در مورد این انتشارات عظیم رادیویی ایجاد می کند. تیم به مطالعه این ORC برای حل این سوالات ادامه خواهد داد.
بلبل گفت: “ادغام ها ستون فقرات شکل گیری ساختار را تشکیل می دهند، اما چیز خاصی در این سیستم وجود دارد که انتشار رادیویی را آغاز می کند.” در حال حاضر نمی‌توانیم بگوییم چیست، بنابراین به داده‌های بیشتر و عمیق‌تری از تلسکوپ‌های رادیویی و اشعه ایکس نیاز داریم.»
تحقیقات این تیم روز سه شنبه (30 آوریل) در ژورنال منتشر شد نامه های نجوم و اخترفیزیک.