Óriási csillagászati felfedezések

A most felfedezett rádiógalaxisok mérete 3,7 millió fényévtől a megdöbbentő 12,4 millió fényévig terjed. Összehasonlításképpen, a Tejútrendszer szélessége körülbelül 105 700 fényév. Ez azt jelenti, hogy galaxisunk a legnagyobb ilyen új óriás rádiógalaxis, az ASKAP J0107–2347, több mint 117-szer férne el.

Az ASKAP J0107–2347, amely körülbelül 1,5 milliárd fényévnyire található, azért is figyelemre méltó, mert két rádiólebeny-készlettel rendelkezik, az egyik a másikban helyezkedik el. A belső lebenyek fényesek és rövidek, míg a külső lebenyek halványak és megnyúltak. Ez a fészekbabaszerű szerkezet utalhat arra, hogyan válnak az óriás rádiógalaxisok ilyen naggyá.

„Az óriás rádiógalaxisok a világegyetem legnagyobb önálló objektumai. Méretükben hasonlóak a teljes Lokális Csoporthoz, amely magában foglalja a Tejútrendszert, az Androméda-galaxist és számos törpegalaxist” – mondta a Space.com-nak Baerbel Silvia Koribalski, a csapat vezetője és a Western Sydney University kutatója. „Ki akartuk deríteni, hogyan nőnek az óriás rádiógalaxisok ilyen nagyra.”

Óriás rádiógalaxisok és fekete lyukak

Koribalski elmagyarázta, hogy az Óriás Rádiógalaxis jellemzően egy hatalmas elliptikus galaxis, amelynek szívében egy szupermasszív fekete lyuk található. Amikor ezek a fekete lyukak a környező anyaggal táplálkoznak, létrehozva egy Aktív Galaktikus Magnak (AGN) nevezett régiót, erős anyagsugarakat bocsátanak ki közel fénysebességgel.

Úgy gondolják, hogy minden nagy galaxis középpontjában szupermasszív fekete lyukak találhatók, és ezek közül sok anyagot táplál vagy "akkreditál", így az AGN-ekben helyezkedik el, miközben jet aktivitást mutat. Az óriás rádiógalaxisokat az különbözteti meg, hogy jetjeik 2,3-15,3 millió fényévre nyúlnak ki, hatalmas, rádióhullámokat kibocsátó ikerlebenyeket hozva létre ezen galaxisok körül a jetek lökésfrontjánál.

„Néha ezek a szupermasszív fekete lyukak táplálkoznak, és erős rádiókitörések láthatók a fekete lyuk közelében” – mondta Koribalski. „Máskor a szupermasszív fekete lyuk inaktív, így nem látunk sugarakat, és a sugár feje körül kialakult lebenyek lassan elhalványulnak.”

Vagyis – tette hozzá a kutató –, kivéve, ha a jetek és lebenyek újra energiával telnek. Úgy gondolják, hogy a galaxisok közötti egyesülések szerepet játszanak a szupermasszív fekete lyukak aktivitásának újraindításában, ezáltal feltöltve ezeket a jeteket és létrehozva egy második, fényesebb belső lebenykészletet.

Koribalski magyarázata szerint ennek a jelenségnek, valamint a rádiólobok gyengülésének vizsgálatához három dolog szükséges: nagy érzékenység, jó szögfelbontás és viszonylag alacsony megfigyelési frekvencia. Az ASKAP , egy 6 kilométer átmérőjű rádióinterferométer-tömb, amely 36 távcsövet foglal magában Nyugat-Ausztráliában, nagy felbontású, széles látómezejű rádióképeket biztosít, így jól megfelel ennek a követelménynek.

„Mivel az ASKAP újszerű, széles látómezejű vevőkkel, sakktáblára hasonlító sakktábla alakú fázisvezérelt antennákkal van felszerelve, hatalmas égbolt-felméréseket tudunk végezni” – mondta Koribalski. „Minden megfigyelés során 30 négyzetfoknyi területet látunk, míg a korábbi rádióinterferométerek körülbelül egy négyzetfoknyi területet láttak. Tehát az ASKAP által készített minden egyes kép egy kincsesbánya!”

A Koribalski által ebben a kutatásban használt ASKAP-adatok az NGC 253 csillagkeletkezési galaxis, vagyis a „Szobrász-galaxis” körül helyezkedtek el, amely körülbelül 8 millió fényévnyire található, és létrehozta az eddigi legmélyebb ASKAP-mezőt, a Szobrász-mezőt.

„A mély ASKAP-mező vizsgálata során szokatlanul sok óriás rádiógalaxist találtam, amelyek nemcsak fizikailag nagyon nagyok, hanem szögméretük tekintetében is nagyok” – mondta Koribalski. „Ez utóbbi, a mélységélességgel együtt, lehetővé teszi ezen óriás rádiógalaxisok részletes tanulmányozását, különösen morfológiájuk, szimmetriájuk és koruk tekintetében.”

„Visszatérve a kérdésre, hogyan nőnek ilyen nagyra az óriás rádiógalaxisok? Úgy tűnik, hogy hacsak valami nem akadályozza a lebenyek tágulását, akkor tovább fognak növekedni, tágulni és elhalványulni” – mondta Koribalski. „Tehát sok esetben a régi, külső rádiólebenyeket, valamint egy új, fiatal, belső rádiólebenyekből álló csoportot és jeteket észlelünk, amelyek akkor jöttek létre, amikor a szupermasszív fekete lyuk aktivitása újraindult. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy tanulmányozzuk azokat az időskálákat, amelyeken az AGN be- és kikapcsol.”

Ami ezen határperiódusok okát illeti, Koribalski hozzátette, hogy a rádiólebenyek galaxishalmazokban jönnek létre. Ez azt jelenti, hogy az úgynevezett „halmazidőjárás”, a halmazokban lévő galaxisok között bekövetkező dinamikus kölcsönhatások nagy szerepet játszhatnak a rádiógalaxisok alakításában, megállíthatják tágulásukat, vagy olyan struktúrákat hozhatnak létre, mint a nagylátószögű rádiócsóvák, medúzacsóvák vagy összeolvadt csóvák, ahogyan azt a Dugóhúzó-galaxisban is láthatjuk.

Az ASKAP adatok segíthetnek feltárni az óriás rádiógalaxisok növekedésének okait, mivel míg ezeknek a hatalmas galaxisoknak az öreg lebenyei olyan nagyok, diffúzak és halványak, hogy általában nem észlelhetők sekély felmérésekben, az ASKAP felmérések elég mélyek ahhoz, hogy ezeket a halványabb struktúrákat is láthassuk. Az ASKAP J0107–2347 a galaktikus régészet ezen formájának kiváló példája , és hamarosan számos további kétkaréjú óriás rádiógalaxis csatlakozhat hozzá, segítve megfejteni ezen hatalmas kozmikus struktúrák rejtélyét.

„Az ASKAP hatalmas mértékben meg fogja növelni a közeli és távoli óriás rádiógalaxisok számát” – mondta Koribalski. „Az ASKAP égbolt-felmérései annyi adatot szolgáltatnak, hogy még a ritka objektumok is nagyobb számban detektálhatók.”

A csapat kutatásának nyomtatás előtti változata az arXiv papírtárhelyen jelent meg.