Czy w kosmosie mogą powstawać fale uderzeniowe podobne do tych, które tworzy samolot lecący szybciej od dźwięku? Międzynarodowy zespół astronomów, współkierowany przez dr. Pratika Dabhade z Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ), odkrył niezwykły obiekt, który może być jednym z najlepszych dowodów na istnienie takiego zjawiska.
Nowo odkryta radiogalaktyka otrzymała nazwę RAD-BAARG i już teraz przyciąga uwagę astrofizyków na całym świecie. Jej niezwykły kształt przypomina bowiem gigantyczny łuk i strzałę, a rozmiary tej kosmicznej konstrukcji są wręcz niewyobrażalne – sama struktura łukowa rozciąga się na około 1,8 miliona lat świetlnych.
Czym właściwie jest radiogalaktyka?
Choć większość galaktyk obserwujemy dzięki światłu widzialnemu, niektóre emitują ogromne ilości energii w postaci fal radiowych. Takie obiekty nazywamy radiogalaktykami.
W ich centrach znajdują się supermasywne czarne dziury o masach milionów, a nawet miliardów Słońc. Gdy materia wpada do takiej czarnej dziury, część energii zostaje wyrzucona w przestrzeń kosmiczną w postaci dwóch potężnych strumieni naładowanych cząstek, zwanych dżetami (z ang. jet).
Dżety te mogą rozciągać się na setki tysięcy, a nawet miliony lat świetlnych. Emitują fale radiowe, dzięki którym astronomowie mogą obserwować procesy niewidoczne dla zwykłych teleskopów optycznych.
Można powiedzieć, że radiogalaktyki działają jak kosmiczne latarnie, oświetlające środowisko międzygalaktyczne i pozwalające badać procesy zachodzące w ogromnych skalach.
Kosmiczny łuk i strzała
RAD-BAARG nie przypomina jednak żadnej znanej wcześniej radiogalaktyki. Po jednej stronie galaktyki znajduje się rozległa struktura przypominająca wycinek koła lub gigantyczny łuk. Po drugiej stronie naukowcy zaobserwowali zniekształconą strukturę przypominającą literę „S” oraz długi ogon plazmy.Według astronomów tak nietypowy wygląd może być skutkiem oddziaływania pomiędzy dżetami emitowanymi przez galaktykę a ogromną falą uderzeniową przemieszczającą się przez przestrzeń międzygalaktyczną. – Struktura tego źródła nie przypomina żadnej radiogalaktyki, jaką widziałem w ciągu ostatnich 25 lat – podkreśla główny autor badań dr Ananda Hota.
Kosmiczny odpowiednik gromu naddźwiękowego
Aby zrozumieć znaczenie odkrycia, warto wyobrazić sobie samolot lecący szybciej od dźwięku. Taka maszyna tworzy przed sobą falę uderzeniową, która po dotarciu do obserwatora słyszana jest jako charakterystyczny huk.
Astronomowie przypuszczają, że podobne zjawisko może zachodzić również w kosmosie.
Jeżeli galaktyka porusza się przez gorący gaz znajdujący się w gromadzie galaktyk szybciej niż lokalna prędkość rozchodzenia się fal dźwiękowych, może tworzyć przed sobą gigantyczną falę uderzeniową. Problem polega na tym, że taki gaz jest niezwykle rozrzedzony i praktycznie niewidoczny.
Zdaniem naukowców plazma emitowana przez radiogalaktykę RAD-BAARG mogła zostać „podświetlona” przez taką falę, dzięki czemu po raz pierwszy możemy obserwować jej ślady w tak spektakularnej formie.
Przełom
Odkrycie może mieć ogromne znaczenie dla współczesnej astrofizyki.
Po pierwsze, pozwala lepiej zrozumieć, jak galaktyki oddziałują ze swoim otoczeniem. Dotychczas naukowcy wiedzieli, że gromady galaktyk są wypełnione gorącym gazem, ale wiele procesów zachodzących w tym środowisku pozostawało niewidocznych.
Po drugie, RAD-BAARG może dostarczyć pierwszych wyraźnych wskazówek dotyczących powstawania wielkoskalowych fal uderzeniowych we Wszechświecie. Takie fale mogą odgrywać ważną rolę w transportowaniu energii, przyspieszaniu cząstek i kształtowaniu ewolucji całych gromad galaktyk.
Po trzecie, niezwykła galaktyka pokazuje, że radioteleskopy nowej generacji są w stanie odkrywać zjawiska, których wcześniej nie byliśmy nawet świadomi.
Odkrycie dzięki europejskiemu radioteleskopowi LOFAR
RAD-BAARG została odkryta dzięki obserwacjom wykonanym przez sieć radioteleskopów LOFAR (Low-Frequency Array), jednego z najnowocześniejszych instrumentów radiowych na świecie.
LOFAR specjalizuje się w obserwacjach bardzo słabych sygnałów radiowych pochodzących z odległych zakątków Wszechświata. Dzięki jego czułości astronomowie mogli dostrzec niezwykle rozległą strukturę galaktyki.
Obiekt został odnaleziony podczas analizy danych z przeglądu nieba LoTSS (LOFAR Two-metre Sky Survey), który obejmuje już ponad 80 procent północnego nieba i jest najgłębszym tego typu badaniem przeprowadzonym w historii.
To dopiero początek
Naukowcy podkreślają, że do pełnego potwierdzenia hipotezy o gigantycznej fali uderzeniowej potrzebne będą kolejne obserwacje radiowe i rentgenowskie.
Już teraz jednak odkrycie wskazuje, że podobnych obiektów może być znacznie więcej. Wśród milionów źródeł radiowych zarejestrowanych przez LOFAR mogą ukrywać się kolejne „kosmiczne łuki i strzały”, które pomogą lepiej zrozumieć ewolucję galaktyk i struktur kosmicznych.
W przyszłości jeszcze większe możliwości badawcze zapewnią modernizowany system LOFAR 2.0 oraz budowane obecnie obserwatorium Square Kilometre Array (SKAO), które stanie się najpotężniejszym radioteleskopem świata.
Jeżeli przypuszczenia astronomów się potwierdzą, RAD-BAARG może przejść do historii jako jeden z pierwszych obiektów, który pozwolił bezpośrednio dostrzec skutki kosmicznego „gromu naddźwiękowego” rozgrywającego się w przestrzeni międzygalaktycznej.
fot: NCBJ/Artystyczna wizja AI
