يكشف بحث جديد باستخدام التلسكوب الراديوي MeerKAT في جنوب إفريقيا عن عمر البلازما في النفاثات الضخمة والعمليات الديناميكية في المجرات الراديوية العملاقة
تقدم دراسة جديدة أجراها فريق دولي من الباحثين من جنوب أفريقيا والمملكة المتحدة وإسبانيا والصين، والتي تم نشرها مؤخرًا، رؤى رائعة حول المجرات الراديوية العملاقة (Giant Radio Galaxies - GRGs) من خلال التحليل الطيفي التفصيلي للرصدات الراديوية عند ترددات مختلفة. . وتضم هذه المجرات، التي تعتبر أكبر الهياكل في الكون المرئي، نفاثات ضخمة من البلازما المشعة تمتد على مدى مئات الآلاف إلى ملايين الكيلومترات.
ركزت الدراسة على ثلاث مجرات راديوية عملاقة موجودة في مجال الكون: MGTC J095959.63+024608.6، وMGTC J100016.84+015133.0، وMGTC J100022.85+031520.4. وآخرها تم تحديده لأول مرة كجزء من هذه الدراسة. تقدم كل من هذه المجرات ميزات فريدة ومهمة لفهم عمليات تكوين وتطور المجرات والبيئة بين المجرات.
ما هي المجرات الراديوية العملاقة، وما أهميتها؟
يتم تعريف المجرات الراديوية العملاقة بحجمها الهائل، الذي يتجاوز 700 كيلو فرسخ فلكي (KPC)، وتتضمن نفاثات من البلازما المقذوفة من نواة المجرة. تنتج هذه النفاثات عن نشاط ثقب أسود هائل في قلب المجرة، والذي ينبعث منه إشعاعات مشعة قوية للغاية. هذه الظاهرة، المعروفة باسم "التغذية الراجعة النفاثة"، قد تؤثر على البيئة بين المجرات وتمنع تكوين نجوم جديدة عن طريق تسخين الغاز الموجود في البيئة.
يمكن أن توفر دراسة المجرات الراديوية العملاقة نظرة ثاقبة للعمليات ذات النطاق الكوني، مثل تطور المجرات، والتفاعلات بين المجرات، وتأثير النشاط النووي على البيئة بين النجوم وبين المجرات.
واستخدم الباحثون التلسكوب الراديوي MeerKAT، الموجود في جنوب إفريقيا، لإجراء عمليات رصد على ترددات مختلفة تتراوح من 544 ميجاهرتز إلى 1.67 جيجاهرتز. وقد أتاح التحليل الطيفي لهذه الملاحظات رسم خريطة لعمر البلازما في نفاثات كل مجرة.
إحدى المجرات التي تمت دراستها، MGTC J100022.85+031520.4 (يشار إليها باسم GRG3)، هي مجرة جديدة تم تحديدها لأول مرة في هذه الدراسة. وهي مجرة راديوية عملاقة يبلغ طولها حوالي 4.1 سنة ضوئية، وتقع في وسط عنقود مجرات متفرق. ويساهم التعرف على هذه المجرة في فهم العلاقة بين الهياكل المجرية الكبيرة والمناطق المحيطة بها.
اعتمدت الدراسة على طريقتين لتحليل العمر الطيفي: نموذج جافي-بيرولا ونموذج تريبل. تصف هذه النماذج عمر البلازما عن طريق قياس الإشعاع بترددات مختلفة. أظهرت النتائج أن مجرات GRG1 وGRG2 لها توزيع عمري نموذجي، حيث تقع أصغر بلازما في القلب، بينما تقع أقدم بلازما في الأذرع الخارجية.
الفرق بين العمر الطيفي والعمر الديناميكي
خلال البحث، تم اكتشاف فجوة كبيرة بين العمر الطيفي والعمر الديناميكي. على سبيل المثال، يبلغ العمر الطيفي لـ GRG3 حوالي 67 مليون سنة، في حين أن عمره الديناميكي، المحسوب من حجم وقوة النفاثات، قد يصل إلى حوالي 950 مليون سنة. تسلط هذه الفجوة الضوء على الحاجة إلى نماذج فيزيائية أكثر تقدمًا لفهم العمليات الديناميكية في المجرات.
الاستنتاجات والآثار
1. تأثير البيئة: تظهر المجرات الراديوية العملاقة مثل GRG3، والتي توجد في بيئة أكثر كثافة، توزيعًا عمريًا مختلفًا عن تلك الموجودة في البيئات المعزولة. يشير هذا إلى أن كثافة البيئة قد تلعب دورًا مهمًا في تكوين الهياكل المجرية.
2. فجوات النماذج: تسلط الدراسة الضوء على الاختلافات بين النماذج الطيفية والديناميكية، وتشير إلى وجود عمليات إضافية غير متضمنة في النماذج الحالية، مثل فقدان الطاقة الأدياباتيكية واختلاط البلازما بمستويات طاقة مختلفة.
3. أهمية التكنولوجيا: توضح الدراسة مزايا التلسكوب الراديوي MeerKAT الذي يتيح اكتشاف الهياكل الراديوية الضعيفة والمنتشرة التي لم يسبق رؤيتها.
يعد هذا البحث خطوة مهمة في فهم الآليات الفيزيائية للمجرات الراديوية العملاقة وتأثيرها على بيئتها. ولا تساهم هذه الاكتشافات في فهم الكون فحسب، بل تفتح الباب أيضًا أمام دراسات مستقبلية باستخدام التقنيات المتقدمة للتحليل الفلكي الراديوي.
