Es kommt nicht oft vor, dass der Weltraum etwas völlig Neues auf uns wirft, aber 2019 entdeckten Astronomen ein völlig unbekanntes Phänomen, das sie Strange Radio Circles (ORCs) nennen. Nun könnten weitere Daten Aufschluss darüber geben, wie diese seltenen Objekte entstehen.

Bild des Odd Radio Circle (ORC). Das vom MeerKAT-Radioteleskop aufgenommene Radiobild ist grün hervorgehoben, wobei der Hintergrund mit optischen und Nahinfrarotdaten des Dark Energy Survey J.English(U.Manitoba)/EMU/MeerKAT/DES(CTIO) gefüllt ist.

Alles, was Sie über ORCs wissen müssen, steckt im Namen: Es handelt sich um runde Ansammlungen von Radiosendern, und sie sind seltsam, weil die Gründe für ihre Entstehung unklar sind. Die ersten Objekte wurden in Daten des Radioteleskops Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) entdeckt, und es war zunächst unklar, ob es sich um kleine Objekte innerhalb der Milchstraße oder riesige Objekte weiter draußen handelte.

ORCs sind sehr schwach und für Infrarot- und optische Wellenlängen unsichtbar, was ihre Untersuchung schwierig macht, aber im Jahr 2022 werden weitere Informationen auftauchen, die dabei helfen sollen, ihre Identität zu bestimmen. Das letztere Szenario erwies sich als wahr – der ORC ist riesig, hat einen Durchmesser von Millionen Lichtjahren und ist auf bestimmte Galaxien konzentriert. Es stellt sich heraus, dass dies der Schlüssel zu ihrem Verständnis sein könnte. In dieser neuen Studie haben Astronomen fast wörtlich stichhaltige Beweise gefunden, die ORCs mit „Starburst“-Galaxien in Verbindung bringen.

Alison Coil, Erstautorin der Studie, sagte: „Diese Galaxien sind sehr interessant. Sie entstehen, wenn zwei große Galaxien kollidieren. Die Verschmelzung drückt das gesamte Gas in einen sehr kleinen Bereich, was zu einem heftigen Ausbruch der Sternentstehung führt. Massereiche Sterne verbrennen schnell und wenn sie sterben, stoßen sie Gas in Form von Ausströmwinden aus.“

Wenn Sterne geboren werden, sterben natürlich auch Sterne, sodass diese Galaxien im Laufe der Zeit eine große Anzahl von Supernovae gleichzeitig erleben werden. Da so viele Sterne gleichzeitig in der Nähe explodieren, wird das von ihnen ausgestoßene Gas zu Winden beschleunigt, die mit 2.000 Kilometern pro Sekunde aus der Galaxie strömen. Das Team vermutet, dass ORC ein späteres Stadium in diesem Prozess sein könnte.

Um das herauszufinden, untersuchten sie Galaxien im Zentrum eines ORC mit optischem und infrarotem Licht. Tatsächlich schien sich in seinem Zentrum eine große Menge helles, heißes, komprimiertes Gas zu befinden. Anhand dieser Daten stellten sie fest, dass die Sterne in der Galaxie etwa 6 Milliarden Jahre alt sind und dass die Zeit der verrückten Sternexplosionen vor etwa 1 Milliarde Jahren endete.

Als nächstes führte das Team Simulationen durch, die die Eigenschaften der Galaxie, ihrer Sterne und des umgebenden ORC berechneten. Die Ergebnisse zeigten, dass die Abflusswinde etwa 200 Millionen Jahre lang wehten und dann aufhörten. Dann breitete sich eine Stoßwelle aus, drückte das heißere Gas weiter hinaus und erzeugte eine Funkschleife, während sich eine weitere Stoßwelle in die entgegengesetzte Richtung bewegte und das kühlere Gas zurück in die Galaxie drückte. Der gesamte Prozess dauerte etwa 750 Millionen Jahre, was nach Angaben des Teams mit ihrer ursprünglichen Schätzung des Alters der Struktur übereinstimmt.

Ein simuliertes Bild davon, wie Ausflusswinde von Starburst-Galaxien seltsame Radioschleifen bilden. Myr=Millionen Jahre. Der obere Teil zeigt die Gastemperatur und der untere Teil zeigt die Radialgeschwindigkeit.

„Um das zu erreichen, braucht man eine hohe Massenausflussrate, das heißt, es wird sehr schnell viel Material ausgestoßen“, sagte Cole. „Die Dichte des umgebenden Gases außerhalb der Milchstraße muss sehr gering sein, sonst würde der Einschlag ins Stocken geraten. Das sind zwei Schlüsselfaktoren. Es stellt sich heraus, dass die von uns untersuchten Galaxien alle diese hohen Massenausflussraten aufweisen. Sie sind selten, aber es gibt sie. Ich denke wirklich, dass dies darauf hindeutet, dass der ORC von einer Art ausströmendem galaktischen Wind stammt.“

Dann erscheinen diese Radiokreise vielleicht nicht mehr so ​​seltsam. Aber das Team sagt, dass wir noch viel über sie lernen müssen und dass sie uns etwas über Galaxien im Allgemeinen beibringen können.

„Sie können uns auch helfen, mehr über die Galaxienentwicklung zu erfahren: Durchlaufen alle massereichen Galaxien eine ORC-Phase? Wenn Spiralgalaxien aufhören, Sterne zu bilden, verwandeln sie sich dann in elliptische Galaxien? Ich denke, wir können von ORC viel über ORC lernen“, sagte Cole. „In der Zwischenzeit warten wir gespannt darauf, dass das nächste Teil des kosmischen Puzzles aus den Tiefen des Weltraums auftaucht.“

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.