מחקר שנערך לאחרונה על ידי Caltech הגדיר מחדש אובייקטים סימטריים קומפקטיים (CSOs) כבעלי תוחלת חיים קצרה, לא בגלל שהם צעירים, אלא בגלל הסילונים הקומפקטיים וקצרי החיים שלהם המופעלים על ידי אירועי שיבוש גאות ושפל, ומציעים תובנות חדשות לגבי מחזור החיים שלהם והאינטראקציות שלהם עם סופר-מסיביות. חורים שחורים. קרדיט: twoday.co.il.com
תצפיות רדיו של אובייקטים סימטריים קומפקטיים (CSOs) מספקות רמזים חדשים לגבי מקורותיהם.
חקירה חדשה של מחלקה לא ברורה של גלקסיות המכונה אובייקטים סימטריים קומפקטיים, או CSOs, גילתה שעצמים אלה אינם לגמרי מה שהם נראים. CSOs הן גלקסיות פעילות המארחות חורים שחורים סופר מסיביים בליבתן. מתוך החורים השחורים המפלצתיים הללו נובעים שני סילונים הנוסעים בכיוונים מנוגדים כמעט במהירות האור. אבל בהשוואה לגלקסיות אחרות שמתהדרות בסילונים עזים, הסילונים הללו אינם משתרעים למרחקים גדולים – הם הרבה יותר קומפקטיים. במשך עשורים רבים, אסטרונומים חשדו שאנשי CSO הם פשוט צעירים ושהמטוסים שלהם ייסעו בסופו של דבר למרחקים גדולים יותר.
עכשיו, דיווח בשלושה עיתונים שונים ב ה כתב עת אסטרופיזיצוות חוקרים בהובלת Caltech הגיע למסקנה שארגונים ארגוניים אינם צעירים אלא מנהלים חיים קצרים יחסית.
תמונה זו, שנלכדה על ידי מערך בסיס ארוך מאוד (VLBA), מציגה את האובייקט הסימטרי הקומפקטי (CSO) הידוע בשם J1734+0926. הכתמים האדומים הם קצותיו של סילון דו-קוטבי רב עוצמה היוצא מחור שחור בלתי נראה. קרדיט: ML Lister/Purdue University
תופעה גלקטית מובהקת
"ה-CSOs האלה אינם צעירים", מסביר אנתוני (טוני) רידהד, פרופסור רובינסון לאסטרונומיה, אמריטוס, שהוביל את החקירה. "לא היית קורא לכלב בן 12 צעיר למרות שהוא חי חיים קצרים יותר מאשר אדם בוגר. חפצים אלה הם מובהקים מִין כולם משלהם שחיים ומתים באלפי שנים ולא במיליוני השנים הנפוצות בגלקסיות עם סילונים גדולים יותר."
במחקרים החדשים, הצוות סקר ספרות ותצפיות עבר של יותר מ-3,000 מועמדים ל-CSO, אימת 64 כאמיתיים וזיהה 15 CSOs נוספים. כל העצמים הללו נצפו בעבר על ידי מערך הבסיס הארוך מאוד של מצפה הרדיו הלאומי לאסטרונומיה (VLBA), במימון הקרן הלאומית למדע (NSF), וחלקם נצפו על ידי טלסקופי רדיו אחרים ברזולוציה גבוהה. "תצפיות ה-VLBA הן המפורטות ביותר באסטרונומיה, ומספקות לתמונות פרטים שווים למדידת רוחב של שערה אנושית במרחק של 100 מייל", אומר רדהד.
איור זה מראה כיצד נוצרים אובייקטים סימטריים קומפקטיים, או CSOs. כאשר כוכב בודד ומסיבי נודד קרוב מדי לחור שחור (משמאל), הוא נטרף. זה גורם לחור השחור לירות החוצה סילון דו קוטבי מהיר במיוחד (במרכז). הסילון משתרע החוצה וקצוותיו החמים זוהרים בפליטות רדיו (מימין). קרדיט: B. Saxton/NRAO/AUI/NSF
החיים הארעיים של חברות ארגונים
הניתוח של הצוות מגיע למסקנה שארגונים ארגוניים מגרשים מטוסים למשך 5,000 שנים או פחות ואז מתים. "מטוסי ה-CSO הם מטוסים אנרגטיים מאוד אבל נראה שהם נכבים", אומר ויקראם ראווי, עוזר פרופסור לאסטרונומיה ב-Caltech ומחבר שותף של אחד המחקרים. "המטוסים מפסיקים לזרום מהמקור."
באשר למה שמזין את הסילונים קצרי החיים, המדענים מאמינים שהסיבה לכך היא אירוע שיבוש גאות ושפל (TDE), המתרחש כאשר כוכב בודד נודד קרוב מדי לסופר מסיבי. חור שחור והוא נטרף.
תמונה זו, שצולמה על ידי מערך הבסיס הארוך מאוד (VLBA), מציגה שני חורים שחורים סופר-מאסיביים, המופיעים ככתמים עם רצועות אדומות. החורים השחורים נמצאים במרכזה של גלקסיה אליפטית. צבעים מייצגים שיפועים ספקטרליים שונים בפליטת רדיו, כאשר אדום מציג את האזורים הצפופים ביותר המקיפים את החורים השחורים. החור השחור מימין כנראה טרף לאחרונה כוכב ענק, מה שגרם לו לירות שני סילונים מהירים במיוחד. הקצוות של אותם סילונים מופיעים ככתמים ירוקים מעל ומתחת לחור השחור. עצם זה, הנקרא J0405+3803, מכונה אובייקט סימטרי קומפקטי (CSO), מכיוון שהסילונים שלו קרובים יחסית (או קומפקטיים), בהשוואה לחורים שחורים אחרים עם סילונים גדולים בהרבה. קרדיט: מכללת HL מאנס/גרינל
אירועי שיבוש גאות ושפל: הפעלת ה-CSO
"אנחנו חושבים שכוכב בודד נקרע, ואז כל האנרגיה הזו מועברת לסילונים לאורך הציר שהחור השחור מסתובב סביבו", אומר רדהד. "החור השחור הענק מתחיל בלתי נראה לנו, ואז כשהוא מכלה כוכב, בום! לחור השחור יש דלק, ואנחנו יכולים לראות אותו".
אובייקטים קוסמיים הנקראים אובייקטים סימטריים קומפקטיים (CSOs) נוצרים ככל הנראה כאשר כוכב בודד ומסיבי נודד קרוב מדי לחור שחור סופר מסיבי ונגרס לחתיכות. התהליך, המודגש באנימציה זו, מביא לסילונים דו-קוטביים עזים שנמשכים עד 5,000 שנה. קרדיט: B. Saxton/NRAO/AUI/NSF
Readhead חשד לראשונה ש-CSOs עשויים להיות מתודלקים על ידי TDE עוד בשנות ה-90, אבל הוא אומר שהרעיון נעלם במידה רבה על ידי הקהילה המדעית. "ההשערה כמעט נשכחה מכיוון שחלפו שנים עד שהחלו לצבור עדויות תצפיתיות עבור TDEs", הוא אומר. בזמן ההשערה המקורית שלו, נמצאו רק שלושה CSOs.
גילוי מחדש והגדרה של CSOs
מהר קדימה לשנת 2020. רידהד, שהשהה את לימודיו על ארגונים ארגוניים כדי להתעמק בבעיות שונות באסטרונומיה של רדיו, החליט שהגיע הזמן לחזור על הנושא. הוא אסף כמה מעמיתיו בזום, והם החליטו לסרוק ספרות ולסלק חפצים שסווגו בצורה שגויה כ-CSO. במהלך השנתיים הבאות, הצוות חקר יותר מ-3,000 מועמדים ל-CSO, וצמצם את הקבוצה לעשרות בלבד שהיו להם הקריטריונים להיות CSOs אמיתיים.
בסופו של דבר, החלה להופיע תמונה של CSOs כמשפחה נבדלת לחלוטין עם סילונים שמתפוגגים הרבה יותר מהר מאחיהם הענקיים, כמו אלה של Cygnus A העוצמתית ביותר, גלקסיה שיורה החוצה סילונים חזקים במיוחד שזוהרים בבהירות באורכי גל רדיו . סילונים אלו נמתחים למרחקים של כ-230,000 שנות אור לכל כיוון ונמשכים עשרות מיליוני שנים. לעומת זאת, מטוסי ה-CSO משתרעים על כ-1,500 שנות אור לכל היותר ומתים בכ-5,000 שנים.
טוני רידהד. קרדיט: קלטק
שדרה חדשה לחקר גלקטי
על פי האסטרונומים, סביר להניח שמטוסי ה-CSO נוצרים כאשר חור שחור סופר מסיבי מנשנש לא סתם כוכב, אלא כוכב משמעותי.
"ה-TDEs שראינו בעבר נמשכו רק כמה שנים", אומר רבי. "אנחנו חושבים שה-TDEs המדהימים שמניעים את ה-CSO נמשכים הרבה יותר מכיוון שהכוכבים המשובשים הם גדולים מאוד בגודלם, מאסיביים מאוד, או שניהם גם יחד."
על ידי ניתוח האוסף המגוון של תמונות רדיו של CSO, החוקרים אומרים שהם יכולים להתחקות אחר האופן שבו האובייקטים מזדקנים לאורך זמן, כמעט כמו להסתכל באלבום תמונות של חייו של CSO כדי לראות כיצד המטוסים שלו מתפתחים. ל-CSO הצעירים יותר יש סילונים קצרים יותר הקרובים יותר לחורים השחורים, בעוד שלעצמים הישנים יותר יש סילונים הנמשכים יותר החוצה מהחור השחור שלהם. למרות שרוב הסילונים גוועים, המדענים מעריכים שאחד מכל 100 ימשיך להיות ארוך חיים כמו אלה של Cygnus A. באותם מקרים נדירים, סביר להניח שהגלקסיות מתמזגות עם גלקסיות אחרות, תהליך סוער שמספק טווח גדול כמות הדלק.
אם התגליות של רידהד וצוותו יאושרו עם תצפיות נוספות, ה-CSOs יספקו שדרה חדשה לגמרי לחקור כיצד כוכבים מסיביים במרכזי הגלקסיות מתקשרים עם חורים שחורים סופר מסיביים.
"האובייקטים האלה הם אכן אוכלוסייה מובחנת עם מוצא מובהק משלהם, וזה תלוי בנו כעת ללמוד יותר עליהם וכיצד הם נוצרו", אומר רדהד. "היכולת לחקור את החפצים הללו בטווחי זמן של שנים עד עשרות שנים ולא מיליוני שנים פתחה את הדלת למעבדה חדשה לגמרי לחקר חורים שחורים סופר-מאסיביים וההפתעות הרבות הבלתי צפויות והבלתי צפויות שהם טומנים בחובם."
שלושת המחקרים הם, "אובייקטים סימטריים קומפקטיים – I Towards a Comprehensive Bona Fide Catalog", "אובייקטים סימטריים קומפקטיים – II אישור של אוכלוסייה מובחנת של גלקסיות אקטיביות בעלות זוהר גבוהה", ו"אובייקטים סימטריים קומפקטיים – III אבולוציה של הגבוה. -ענף זוהר וקשר אפשרי עם אירועי שיבוש גאות ושפל."
המחקרים מומנו על ידי NSF, נאס"אCaltech, מכון מקס פלנק לאסטרונומיה רדיו בבון, גרמניה, ומועצת המחקר האירופית.
