Valójában hatalmas buborékokként képzelhetjük el a kozmikus furcsa rádióköröket, azaz az ORC-ket.

A 2019-ben felfedezett különös rádiókörök (odd radio circles, ORC) az asztrofizika legújabb és legmisztikusabb rejtélyei közé tartoznak. Egy újonnan indult kutatás arra összpontosít, hogy a fekete lyukak plazmasugarai által keletkező buborékok miként formálják ezeket a lenyűgöző jelenségeket. Az eredmények izgalmas betekintést nyújtanak az univerzumban zajló erőteljes folyamatokba, és új kérdéseket vetnek fel a galaxisok fejlődéséről.

Az ORC-k halvány, extragalaktikus rádiósugárzó körök, amelyek más hullámhosszokon nem érzékelhetők. Ahogy lassan egyre több példányukat fedezték fel, a kutatók elkezdték vizsgálni a kialakulásuk körülményeit. Számos lehetőség áll fenn, ezek közül az egyik, hogy aktív galaxismagok sugárnyalábjai alakítják ki őket. Ezek a galaxismagok olyan fényes galaktikus központok, amelyeket táplálkozó, szupernagy tömegű fekete lyukak hoznak létre.

Az új elmélet szerint a gyorsan mozgó töltött részecskékkel teli aktív galaxismagok plazmanyalábja buborékokat váj ki a halmazon belüli gázból. Amikor a kozmikus részecskék belecsapódnak a gázba, elektronok és pozitronok jönnek létre, amelyek spirálvonalban keringenek a mágneses erővonalak körül, és rádiósugárzást bocsátanak ki. Ha a plazmanyalábokat pontosan tengelyirányból figyeljük meg, akkor a keletkező rádióbuborékokat kör alakúnak látjuk. Az aktív galaxismagok környező gázba csapódó sugárnyalábjairól készített korábbi szimulációk kimutatták a buborékok létrejöttét, amelyek viszont nem érték el az ORC-méretet, mert ezek több százezer vagy millió fényév átmérőjűek.

Yen-Hsing Lin és Hsiang-Yi Karen Yang, a National Tsing Hua University kutatói, nemrégiben felfedezték, hogy az aktív galaxismagok képesek ORC méretű buborékok létrehozására.

A kutatók háromdimenziós magnetohidrodinamikai szimulációkkal bipoláris jeteket lőttek a halmazon belüli gázba, majd 200 millió éves időtartamban követték nyomon a plazmanyalábok fejlődését és a buborékképződést. Két szimulációra összpontosítottak, amelyek nagyjából az ismert ORC-k méretének megfelelő, fényes szélű rádióköröket hoztak létre.

A szimulált furcsa rádiókörök akkor bukkannak fel, amikor a plazmanyalábok által létrehozott buborékokat közvetlenül a tengely irányából figyeljük meg, ahogyan azt előre jelezték. Azonban a további szimulációk arról tanúskodnak, hogy ezek a buborékok ORC-t generálnak akkor is, ha a tengelytől legfeljebb 30 fokos szögben szemléljük őket. Bár nagyobb szögből is lenyűgöző rádióstruktúrák alakulnak ki, a határozott körformájuk már nem megmarad. Ez az eredmény csökkenti azt a követelményt, hogy a jeteket kizárólag tengelyirányból kellene megfigyelni.

Egy távoli galaxisban a plazmanyalábok különleges rádióköröket alkothatnak, amennyiben a vékony sugarak képesek teljesen kisöpörni a halmazon belüli sűrűbb gázokat, amelyekkel érintkeznek. Ez a folyamat azt eredményezi, hogy a kis tömegű galaxishalmazok, melyekben kevesebb halmazon belüli gáz található, nagyobb eséllyel rejtenek magukban ORC-ket.

A kutatók számos egyéb jellemzőt is alaposan megvizsgáltak, amelyek alátámaszthatják a plazmasugár által képzett buborékra vonatkozó elméletet. Felfedezték, hogy a szimulált rádiógyűrűk nem homogének, hanem csomós szerkezetűek, ami azt jelenti, hogy fényességük a gyűrű mentén változik. Ez a jelenség nagy felbontású megfigyelésekkel már észlelhető lehet.

A rádiótartományon kívüli megfigyelések terén a kutatók felfedezték, hogy csupán néhány különös rádióforrás az, amely elegendő röntgensugárzást bocsát ki ahhoz, hogy a Chandra röntgenobszervatórium észlelni tudja őket. Ráadásul ezekhez a megfigyelésekhez is minimum 11,5 nap szükséges. Ennek fényében nem meglepő, hogy az ORC-k (Overlapping Radio Circles) eddig rejtve maradtak a röntgentartományban. Azonban a jövő ígéretes, hiszen a 2030-as évekre tervezett két új műszer – a NASA Advanced X-ray Imaging Satellite (Fejlett Röntgen Képalkotó Műhold, AXIS) és az ESA Athena röntgentávcsöve – akár 4 órára is csökkentheti a szükséges megfigyelési időt, ami új lehetőségeket nyithat meg a kutatásban.

A kutatók folyamatban lévő szimulációk révén kívánják mélyebben megérteni a jelenségek abszolút fényességét, polarizációját és számos egyéb jellemzőjét. Ezzel lehetőséget teremtenek arra, hogy a megfigyelésekkel összehasonlítsák az eredményeket, és alaposabb betekintést nyerjenek a furcsa rádiókörök keletkezésének körülményeibe.