Den “feil vei” relikvie i Abell 3266. Bilde: Riseley et al
ABSTRACT bryter ned tankevekkende vitenskapelig forskning, fremtidig teknologi, nye oppdagelser og store gjennombrudd.
Forskere har oppdaget mystiske radiostrukturer midt i en enorm klynge av galakser som ligger 800 millioner lysår unna, rapporterer en ny studie.
Disse radioobjektene, hvorav noen aldri har blitt sett før, utgjør nye utfordringer for vår forståelse av universet og gir et enestående glimt inn i tumultariske områder av det kosmiske nettet, et nettverk av filamenter og noder som forbinder universet. Som forskerne som observerte kildene legg det inn i en ledsageroppgave“De trosser eksisterende teorier om både opprinnelsen til slike objekter og deres egenskaper.”
Galaksehopen Abell 3266 strekker seg over 300 millioner lysår med himmel på den sørlige halvkule, og er en av de største strukturene i sitt slag i lokaluniverset. Siden stedet for flere klynger smelter sammen, åpner det et vindu inn i nedfallet av enorme kosmiske kollisjoner, og det er grunnen til at astronomer har studert det intenst i årevis, spesielt i røntgenstråler og synlig lys.
Nå har forskere ledet av astrofysiker Christopher Riseley, en stipendiat ved University of Bologna, undersøkt nye bilder av Abell 3266 tatt av Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASCAP) og Australia Telescope Compact Array (ATCA), to av de mest følsomme radioobservatorier på jorden.
Dataene fyller ut den “komparative mangelen på detaljerte radioobservasjoner” til Abell 3266 – som avslører flere radiostrukturer for første gang og gir et “enestående” blikk på flere andre –ifølge en studie publisert i Månedlige meldinger fra Royal Astronomical Society på mandag. Oppdagelsene oppfyller også Riseleys nesten tiår lange søken etter å oppdage en radiohalo, en type enorm diffus struktur sett i sentrum av noen galaksehoper, blant andre eksotiske radiokilder.
“Av tusenvis av kjente klynger er det bare rundt 100 som er kjent for en kombinasjon av relikvier og/eller haloer, så disse er ganske sjeldne og gåtefulle gjenstander,” sa Riseley i en e-post. “Vi må finne flere av dem for å virkelig være sikre på at vi forstår detaljene om hvordan de genereres.”
De nylig observerte strukturene i Abell 3266 inkluderer en enorm radio-halo som er “avgjort oppdaget her for første gang” og inneholder “en utvidet sentral diffus ‘rygg’ som vi ennå ikke er i stand til å klassifisere,” ifølge studien.
Forskerne undersøkte også en såkalt «feilveisrelikvie», en bueformet struktur med en merkelig konkav form og andre funksjoner som aldri har blitt sett i lignende objekter, samt en «fossil plasmakilde» som ble skapt av de kraftige eksplosjonene fra et svunnet supermassivt sort hull som siden har bleknet inn i mørket.
Selv som erfarne radioastronomer, reagerte teamet på de overjordiske objektene med “spenning, overraskelse og ikke en liten forvirring,” sa Riseley.
“Det var definitivt mye “hva pokker?” og ‘hvorfor ser det slik ut?’ en slags reaksjon», husket han. “ASKAP er et slikt skiftende teleskop at hver gang du ser på et dypt bilde, finner du noe nytt og uvanlig. Det er noe av det som gjør jobben vår så vanskelig, men likevel så gøy. Jeg er en observasjonsastronom, ikke en teoretiker, så utfordringen med å forklare det vi ser i sammenheng med det vi vet (eller tror vi vet) fra teorien er virkelig engasjerende.»
Ifølge forskerne er radiofossilet svært eldgammelt. Og selv om de har en anstendig ledelse på hvor det kommer fra, “våre beste fysiske modeller kan ganske enkelt ikke passe til dataene,” skrev de. “Dette avslører hull i vår forståelse av hvordan disse kildene utvikler seg – hull som vi jobber med å fylle.”
“Fossilet representerer sluttstadiet i utviklingen av en radiogalakse,” forklarte Riseley. “Vi vet hvordan disse tingene eldes, så vi vet hvordan formen på spekteret bør endres. Dataene våre betyr at denne kilden er veldig gammel – det sorte hullet som en gang drev fossilet, ble slått av for veldig veldig lenge siden.”
“Det er ekstremt vanskelig å forstå hvordan kilder til denne alderdommen, fordi vi bare kan se dem for en veldig kort del av deres utvikling,” fortsatte han. “Jeg tror at den eneste grunnen til at vi virkelig kan se denne er at den eksisterer i et klyngemiljø – den tette plasmaen den lever i gir litt ekstra energi for å holde den synlig litt lenger.”
De nye observasjonene viser også at den buede relikvien har en sjelden konkav form og spektrale mønstre som “ikke er trivielt forklart av nåværende scenarier for dannelse av radiorelikvier,” sa studien. Selv om forskere vet at relikvier blir opplyst av sjokkbølger som bølger gjennom klynger, skråner ikke spekteret til den feilaktige relikvien på tvers av frekvenser, som alle andre strukturer av sitt slag, og viser i stedet skarpe brudd i lysmønsteret, som “ikke kan være forklart av noen av teoretikere jeg har snakket med,” sa Riseley.
“Dette tyder sterkt på at vi ser på ny og uvanlig fysikk med “feilveis”-relikvien,” la han til, “og derfor må teoretikere våre gå tilbake til tegnebrettet for å forklare hvordan du kan få et spektrum som det vi ser. Det er en ekstremt spennende utfordring!”
Egenskapene til disse bisarre radiokildene ser ikke ut til å passe inn i vår nåværende forståelse av opprinnelsen og utviklingen til lignende strukturer. Mange av disse mysteriene kan løses med fremtidige observasjoner fra ASKAP og ATCA, så vel som med et enormt prosjekt kjent som Square Kilometer Array (SKA), som vil bli det mest følsomme radioobservatoriet på jorden når det er fullført en gang dette tiåret.
Galakseklynger befinner seg “i skjæringspunktene mellom storskalastrukturen til universets kosmiske nett,” sa Riseley og kollegene hans i studien, som er et sammenkoblet nettverk av mørk materiefilamenter av forbløffende proporsjoner som spenner over hele universet.
Selv om det vil være tilfredsstillende bare å få en bedre lesning om disse merkelige objektene, er det også større spørsmål som kan begrenses ved å studere radiouniverset, for eksempel den uforklarlige opprinnelsen til kosmisk magnetisme.
“Vi observatører må jobbe tett med teoretikere,” sa Riseley. “Våre modeller er bare gode hvis de fortsetter å stå opp til gransking, og der nye data utfordrer det, må vi forstå hvorfor. Den “feil vei”-relikvien utfordrer det vi trodde vi visste, så vi må forstå hvilke forhold som kreves for å generere noe slikt som dette objektet.
“Kanskje det er noe unikt for miljøet til denne klyngen, kanskje det er noe spesifikt med fusjonsgeometrien, kanskje det er en spesielt uvanlig kombinasjon av egenskaper,” konkluderte han. – Vi vet ikke ennå, men vi jobber med å finne ut av det.