Những 'vòng trời ma quái' khiến nhà thiên văn đau đầu có thể là những vụ nổ từ các thiên hà xa xôi

Năm 2019, đồng nghiệp và tôi phát hiện ra những vòng sáng ma quái trên bầu trời bằng kính viễn vọng vô tuyến ASKAP của CSIRO tại Tây Australia. Những vòng này không giống bất kỳ thứ gì đã từng thấy trước đó, và chúng tôi không biết chúng là gì.

Chúng tôi đặt tên cho chúng là vòng radio kỳ lạ hoặc ORCs. Chúng vẫn là một câu hỏi lớn, nhưng dữ liệu mới từ kính viễn vọng MeerKAT của Nam Phi đang giúp chúng tôi giải mã bí ẩn.

Bây giờ, chúng tôi có thể nhìn thấy mỗi ORC tập trung vào một thiên hà quá mờ để phát hiện trước đó. Các vòng này có lẽ là những vụ nổ khổng lồ của khí nóng, khoảng một triệu năm ánh sáng, phát ra từ thiên hà trung tâm.

Bài báo của chúng tôi thể hiện những kết quả này đã được đồng nghiệm đánh giá và chấp nhận xuất bản bởi Tuyển tập Công bố Hàng tháng của Hội Thiên văn Hoàng gia.

Một cái nhìn cận cảnh

Bây giờ chúng ta có những hình ảnh đẹp của một trong những vòng này được chụp bằng kính viễn vọng vô tuyến MeerKAT của Nam Phi, thể hiện ORC trong chi tiết tuyệt vời.

Ví dụ, MeerKAT nhìn thấy một đám chùm nhỏ của phát sóng radio ở trung tâm của vòng, trùng với một thiên hà xa. Bây giờ chúng ta khá chắc chắn rằng thiên hà này tạo ra ORC.

Chúng ta nhìn thấy những thiên hà trung tâm này ở các ORC khác, tất cả đều ở khoảng cách rất lớn từ Trái Đất. Chúng ta nghĩ bây giờ rằng những chiếc vòng này bao quanh các thiên hà xa xôi khoảng một tỷ năm ánh sáng, điều này có nghĩa là những chiếc vòng khổng lồ — khoảng một triệu năm ánh sáng qua.

Từ việc mô phỏng phát sóng radio mờ nhạt mà MeerKAT phát hiện trong những chiếc vòng, có vẻ như những chiếc vòng này là mép của một lớp vỏ hình cầu bao quanh thiên hà, giống như một sóng chấn từ một vụ nổ khổng lồ trong thiên hà. Chúng trông giống như những chiếc vòng thay vì hình cầu chỉ vì cầu trò cầu trò xuất hiện sáng hơn ở mép nơi có nhiều vật liệu theo đường nhìn, giống như một bong bóng xà phòng.

MeerKAT cũng đã vẽ bản đồ cảnh báo của sóng radio, cho chúng ta biết về từ trường trong vòng. Bức ảnh về cảnh báo của chúng tôi cho thấy một từ trường chạy dọc theo mép của cầu.

Điều này ngụ ý rằng một vụ nổ trong thiên hà trung tâm đã tạo ra một làn sóng nóng va chạm với khí rất mỏng bên ngoài thiên hà. Sóng sốc kết quả sau đó đã kích thích các electron trong khí, khiến chúng xoắn quanh từ trường từ trường, tạo ra sóng radio.

Một điều bất ngờ lớn từ kết quả MeerKAT là rằng bên trong chiếc vòng, chúng ta nhìn thấy một số sợi phát sóng radio uốn cong. Chúng ta vẫn không biết chúng là gì.

Nhưng chúng ta biết rằng cầu này lớn đến nỗi nó đã nuốt chửng các thiên hà khác khi nó phun ra từ thiên hà trung tâm. Có lẽ những sợi này là những dải khí bị rơi ra khỏi các thiên hà bởi sóng sốc đi qua?

Va chạm của các lỗ đen đen hay sự ra đời của hàng triệu ngôi sao?

Câu hỏi lớn, tất nhiên, là điều gì đã gây ra vụ nổ. Chúng tôi đang khám phá hai khả năng.

Một là chúng được tạo ra do sự hợp nhất của hai lỗ đen siêu khổng lồ. Một sự "sự kiện hợp nhất" như vậy phát ra một lượng năng lượng lớn, đủ để tạo ra ORC.

Một khả năng khác là thiên hà trung tâm trải qua một sự kiện “nổ sao”, trong đó hàng triệu ngôi sao được sinh ra đột ngột từ khí trong thiên hà. Một sự kiện nổ sao như vậy khiến khí nóng phun ra khỏi thiên hà, tạo ra một làn sóng sống cầu.

Cả hai sự hợp nhất của lỗ đen và sự kiện nổ sao đều hiếm, điều này giải thích vì sao ORC lại hiếm (chỉ có năm trường hợp được báo cáo cho đến nay).

Bí ẩn của ORC vẫn chưa được giải quyết, và chúng ta vẫn còn nhiều điều để tìm hiểu về những chiếc vòng bí ẩn trên bầu trời. Đến nay, chúng ta chỉ phát hiện chúng bằng kính viễn vọng radio - chúng ta không thấy gì từ những chiếc vòng ở bước sóng quang, hồng ngoại hoặc tia X.

Có cái nhìn tốt hơn

Để tìm hiểu thêm, chúng ta cần một công cụ cảm nhận cao hơn cả MeerKAT và ASKAP. May mắn thay, cộng đồng thiên văn toàn cầu đang xây dựng một đài quan sát như vậy - Square Kilometre Array (SKA), một nỗ lực quốc tế với các kính viễn vọng tại Nam Phi và Australia.

ASKAP và MeerKAT được xây dựng để kiểm tra các địa điểm và công nghệ cho SKA. Ngoài vai trò của họ như là những bước chuẩn bị cho SKA, cả hai kính viễn vọng đều đã rất thành công, làm những phát hiện lớn trong những năm đầu hoạt động của mình.

Sự thành công của họ trong việc phát hiện và nghiên cứu về ORC, do đó, làm tốt cho SKA.

Hai kính viễn vọng này cũng hoàn hảo khi kết hợp nhau - ASKAP xuất sắc trong việc khảo sát các khu vực lớn trên bầu trời và tìm kiếm các đối tượng mới, trong khi MeerKAT không đối thủ khi thu phóng vào những đối tượng đó và nghiên cứu chúng với độ nhạy và độ phân giải cao.

Bài viết này của Ray Norris, Giáo sư, Trường Khoa học, Đại học Western Sydney được tái xuất bản từ The Conversation dưới giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.