Astrofizyk z NCBJ współodkrywcą niezwykłych struktur w kosmosie

Na łamach czasopisma naukowego Monthly Notices of the Royal Astronomical Society opublikowano informację o odkryciu największego i najbardziej odległego „nietypowego kręgu radiowego” (ang. Odd Radio Circle, ORC). ORC to niedawno zaobserwowana klasa struktur we Wszechświecie, które mogą być wielokrotnie większe od naszej galaktyki. Na razie odnaleziono zaledwie kilka takich struktur, a naukowcy wciąż analizują, skąd się biorą. W odkryciu ważną rolę odegrał dr Pratik Dabhade z Zakładu Astrofizyki Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w Warszawie.

Wyjątkowy wśród wyjątkowych

ORC zostały po raz pierwszy zaobserwowane dopiero sześć lat temu. To ogromne chmury promieniowania radiowego w kształcie pierścieni, które składają się z plazmy. Plazma, czwarty stan skupienia materii, to zjonizowany gaz zdolny przewodzić ładunki elektryczne. Na Ziemi występuje rzadko, za to we Wszechświecie jest najpowszechniejszym stanem skupienia. Pochodzenie ORC jest jak dotąd nieznane – najpopularniejsze teorie mówią o wpływie fal uderzeniowych występujących przy łączeniu się czarnych dziur lub superwiatrów pochodzących ze spiralnych galaktyk.

Nowy ORC, o nazwie RAD J131346.9+500320, jest niezwykły nawet wśród tych niezwykłych obiektów – jest największym dotąd zaobserwowanym, prawie 20 razy większym od Drogi Mlecznej. Jego średnica wynosi ponad milion lat świetlnych, a średnica naszej galaktyki to około 53 tys. lat świetlnych (rok świetlny to około 9,5 bln km). Obserwowany obraz pochodzi sprzed 7 miliardów lat, czyli połowy wieku Wszechświata. To zaledwie drugi ORC, w którym odkryto dwa przecinające się pierścienie.

Oprócz tego wyjątkowo silnego i odległego ORC w czasie badania odkryto też galaktykę o średnicy prawie 3 mln lat świetlnych, której jest (czyli strumień materii wyrzucany z jądra galaktryki) tworzy pierścień radiowy o średnicy 100 tys. lat świetlnych oraz drugą galaktykę o średnicy 1,4 mln lat świetlnych z podobnym pierścieniem. Odkrycia przyczyniają się do zrozumienia pochodzenia tych niezwykłych struktur. Jak powiedział dr Dabhade: „wyniki obserwacji wskazują, że obiekty ORC i należące do nich pierścienie radiowe są częścią większej grupy egzotycznych struktur plazmy, wytworzonej w wyniku interakcji czarnych dziur, wiatrów i środowiska, w jakim znajdują się galaktyki”.

Naukowcy i wolontariusze

Naukowcy, m.in. z NCBJ i z Uniwersytetu w Mumbaju dokonali swojego odkrycia przy pomocy obywatelskiej platformy naukowej RAD@home Astronomy Collaboratory i Low-Frequency Array (LOFAR). To największy i najczulszy radioteleskop na świecie, który działa w zakresie niskich częstotliwości (od 10 do 240 MHz). Składa się z setek tysięcy anten rozstawionych na terytorium Holandii oraz stacji partnerskich w wielu krajach europejskich. Dzięki wykorzystaniu niskich częstotliwości badacze mogą badać struktury sprzed miliardów lat.

RAD@home Astronomy Collaboratory to z kolei projekt naukowy bazujący na współpracy naukowców i amatorów-wolontariuszy, założony przez dr. Anandę Hotę z Uniwersytetu w Mumbaju, który brał udział w powyższych badaniach.

Nasze odkrycie udowadnia, że współpraca profesjonalnych astronomów i zwykłych obywateli może przynosić ważne odkrycia naukowe. ORC to jedne z najdziwniejszych, ale i najpiękniejszych struktur kosmicznych, jakie dane nam jest zobaczyć i mogą dostarczyć nam kluczowych wskazówek dla zrozumienia wspólnej ewolucji galaktyki czarnych dziur.
dr Ananda Hota z Uniwersytetu w Mumbaju, założyciel RAD@home

„Zaangażowanie entuzjastów astronomii pokazuje również, jak istotne są  obserwacje  ludzkim okiem, nawet w epoce sztucznej inteligencji” – dodał dr Dabhade.

Udział Polski w międzynarodowych badaniach

Jak napisano na stronie NCBJ, te badania są także bardzo istotne dla polskiej astronomii. NCBJ, jako jedna z ośmiu instytucji naukowych, dołączyło do polskiego konsorcjum SKA Observatory. Ma ono na celu przygotować polskich naukowców do dołączenia do międzynarodowej inicjatywy SKAO – Square Kilometre Array Observatory. Celem tej inicjatywy jest z kolei budowa gigantycznej sieci radioteleskopów, które będą mieć łączną powierzchnię zbierającą fale radiowe prawie jednego kilometra kwadratowego. Jak stwierdzono na stronie: „połączenie obywatelskich projektów naukowych z rosnącym zaangażowaniem naszego kraju w duże międzynarodowe konsorcja naukowe podkreśla nasz wkład w astrofizykę na globalnym poziomie”.

Obserwatoria, takie jak przyszłe SKAO, w połączeniu z przeglądami nieba (np. Dark Energy Spectroscopic Instrument, DESI, czy Obserwatorium im. Very C. Rubin Legacy Survey of Space and Time, LSST) pozwolą badaczom na nowe spojrzenie na tego typu nowe, niezwykłe struktury. Jednak już teraz odkrycie nowych pierścieni radiowych jest istotnym krokiem naprzód ku pełnemu zrozumieniu, jak czarne dziury i galaktyki kształtują swoje otoczenie.
Narodowe Centrum Badań Jądrowych