کشف یک کهکشان رادیویی با فعالیت غیرمنتظره

ستاره‌شناسان چیزی را شناسایی کرده‌اند که ممکن است اولین نمونه از یک گروه جدید کهکشان‌های رادیویی باشد. به نظر می‌رسد که سیاه‌چاله مرکزی کهکشان در چهار نوبت جداگانه فوران‌های قدرتمندی را پرتاب کرده است.

به نقل از فیز، مشاهدات واضح به‌دست‌آمده با تلسکوپ رادیویی غول‌پیکر «GMRT» همراه با داده‌های تلسکوپ «MeerKAT» و «آرایه بسیار بزرگ» (Very Large Array)، چهار ساختار رادیویی را نشان می‌دهد که به طور متقارن در اطراف کهکشان مرکزی قرار گرفته‌اند.

کهکشان‌های رادیویی نوعی هسته کهکشانی فعال هستند که در آنها یک ابرسیاه‌چاله مرکزی، فوران‌های قدرتمندی از ذرات قابل مشاهده در امواج رادیویی را پرتاب می‌کند. قدرتمندترین گروه موسوم به «FR II»، نقاط داغ درخشانی را تولید می‌کند که در آنها این فوران‌ها به گاز اطراف برخورد می‌کنند و ساختار‌هایی را تشکیل می‌دهند که می‌توانند میلیون‌ها سال نوری گستردگی داشته باشند و همین امر، آنها را به برخی از بزرگترین اجرام کیهان تبدیل می‌کند.

در زیرمجموعه کوچکی از کهکشان‌های FR II به نظر می‌رسد سیاه‌چاله مرکزی به مرور زمان بیش از یک بار فوران‌های خود را فعال می‌کند. هر انفجار، نقاط داغ خود را به جا می‌گذارد؛ به طوری که قسمت‌های قدیمی‌تر به دلیل این که زمان بیشتری را برای سفر به بیرون داشته‌اند، دورتر از هسته کهکشان قرار می‌گیرند و قسمت‌های جدیدتر در نزدیکی آن شکل می‌گیرند.

کهکشان‌هایی که دو دوره از این نوع فعالیت را دارند، به عنوان «کهکشان‌های رادیویی دوگانه-دوگانه» شناخته می‌شوند. حدود ۱۹۲ نمونه شناخته‌شده از این زیررده وجود دارد. «کهکشان‌های رادیویی سه‌گانه-دوگانه»، سه دوره جداگانه را نشان می‌دهند. آنها نادرتر هستند و تنها هفت نمونه شناخته‌شده یا کاندیدا دارند. تاکنون هیچ کهکشانی با چهار دوره تاییدشده از فعالیت فوران پیدا نشده بود.

در این پژوهش، گروهی به سرپرستی «پاوان ویجای خادکار» (Pavan Vijay Khadekar) از «مؤسسه آموزش و پژوهش علوم هند در پونا» (IISER Pune)، یک منبع رادیویی موسوم به «J۰۲۳۷۲۱.۱۳−۰۱۰۵۲۸.۵» را مورد بررسی قرار دادند که در یک کهکشان بیضوی بزرگ با درجه انتقال به سرخ ۰٫۳۷۲ واقع شده است.

پژوهشگران با ترکیب مشاهدات رادیویی این سه تلسکوپ قوی در فرکانس‌های رادیویی متعدد، چهار کانون داغ مجزا با برچسب‌های N۱-N۴ و S۱-S۴ را شناسایی کردند که از هسته به سمت بیرون حرکت می‌کنند. آنها فاصله فیزیکی همه کانون‌های داغ را تا هسته محاسبه کردند و با فرض سرعت معمول برای فوران، سن هر کانون داغ را تخمین زدند.

پژوهشگران برای ارائه یک توضیح جایگزین مبنی بر این که این موارد ممکن است صرفاً گره‌های تصادفی در یک فوران دائماً فعال باشند و نه رویداد‌های واقعاً مجزا، آزمایش‌های مستقلی را نیز انجام دادند. گره‌های موجود در یک فوران فعال باید همگی سن تقریباً یکسان داشته باشند و در رویداد‌های مجزا، سن آنها باید با افزایش فاصله به وضوح افزایش یابد.

این چهار کانون داغ، سن‌های طیفی در بازه ۴٫۵ تا ۲۰٫۵ میلیون سال را نشان می‌دهند. همچنین، پژوهشگران دریافتند که سن کانون‌های داغ با افزایش فاصله از هسته به وضوح بیشتر می‌شود؛ الگویی که دقیقاً با رویداد‌های متوالی فوران و نه گره‌های تصادفی مطابقت دارد. این بدان معنا است که تابش رادیویی از ساختار‌های درونی به سمت ساختار‌های بیرونی به تدریج قدیمی‌تر می‌شود.

پژوهشگران خاطرنشان کردند که کیفیت رصد در سمت جنوبی یا کم‌نورتر به‌ویژه در ناحیه S۳ به طور قابل توجهی پایین‌تر است؛ امری که در مقایسه با فوران سمت شمالی، به عدم قطعیت بیشتر و روند‌های نامشخص‌تر در آن سوی منبع منجر می‌شود. سپس، پژوهشگران یک آزمون آماری تقارن را اجرا کردند که نشان داد احتمال درستی فرضیه چهار رویداد مجزا حدود سه میلیون برابر بیشتر از فرضیه گره‌های تصادفی است.

به گفته پژوهشگران، این چرخش پیش‌رونده با شکل S مانند فوران‌های این کهکشان نیز هم‌خوانی دارد. این منبع رادیویی که گستره‌ای در حدود ۳٫۹ میلیون سال نوری دارد، دومین منبع رادیویی S شکل شناخته‌شده و بزرگ در نوع خود است. پژوهشگران خاطرنشان کردند که کهکشان‌های رادیویی غول‌پیکر و S شکل می‌توانند بهترین بستر برای کشف نمونه‌های بیشتری از این منظومه‌های نادر و چندمرحله‌ای باشند.