Valët e goditjes në formë harku udhëtojnë jashtë gjatë një bashkimi të grumbullit galaktik, duke shndërruar një sasi të madhe energjie në nxehtësi. Imazhi i majtë tregon dendësinë e gazit, imazhi i djathtë energjinë e shpërndarë me fronte goditjeje qartë të dukshme. Kredia: AIP/J. Whittingham
Grumbullimet e galaktikave janë strukturat më të mëdha të lidhura gravitacionalisht në univers, secila prej të cilave përmban qindra ose edhe mijëra galaktika. Kur dy prej këtyre gjigantëve përplasen, ato dërgojnë valë të fuqishme goditjeje përmes njëra-tjetrës, duke çliruar energji në një shkallë të paparë që nga Big Bang.
Valët e goditjes kalojnë mbi elektrone, duke i energjizuar ato dhe duke i bërë ato të lëshojnë valë radioje ndërsa ato spiralizohen rreth vijave të fushës magnetike. Rezultati është një “relikt radioje”: një hark i gjerë i emetimit të radios, i cili mund të shtrihet për më shumë se 6 milion vjet dritë në të gjithë, ose afërsisht 60-70 galaktika të Rrugës së Qumështit të rreshtuara nga njëri skaj në tjetrin.
Megjithatë, në vitet e fundit, enigmat rreth relikteve të radios janë shtuar. Së pari, kur vëzhguesit matin forcën e fushës magnetike në një relikt, ata e gjejnë vlerën të jetë në mënyrë të pashpjegueshme e lartë. Po aq kuriozisht, forca e valës së goditjes themelore duket se ndryshon në varësi të faktit nëse vërehet duke përdorur gjatësi vale radio apo rreze X.
Së fundmi, dhe ndoshta më shqetësuesja nga të gjitha, të dhënat e rrezeve X nënkuptojnë se shumë nga valët e goditjes që furnizojnë me energji reliktet e radios janë në të vërtetë shumë të dobëta për të aktivizuar siç duhet elektronet. Kjo i vë këto rezultate në kundërshtim me vetë ekzistencën e relikteve të radios.
Megjithatë, studiuesit në AIP më në fund kanë qenë në gjendje t’i zgjidhin këto probleme duke përdorur një qasje inovative shumë-shkallëshe. “Çelësi i suksesit tonë ishte trajtimi i çështjes duke përdorur një gamë shkallësh”, shpjegon Dr. Joseph Whittingham, studiues postdoktoral në AIP dhe autor kryesor i studimit të postuar në serverin e para-printimit arXiv.
“Ne së pari gjurmuam se si formohen valët e goditjes në simulimet kozmologjike, përpara se të replikonim atë që pamë në një konfigurim më të idealizuar, me rezolucion dukshëm më të mirë.” Në hapin e tyre të fundit, autorët hartuan evolucionin e elektroneve të energjizuara dhe emetimin radio që rezulton nga parimet e para. Prandaj, modelimi i tyre lidh fizikën mbi madhësinë e grumbullimeve galaktike me procese që ndodhin në shkallë aq të vogla sa orbita e një elektroni – shkallë një trilion herë larg njëra-tjetrës.
Valët goditëse në formë harku udhëtojnë jashtë gjatë një bashkimi të grumbullimit galaktik, duke shndërruar një sasi të madhe energjie në nxehtësi (sipër majtas). Kur këto goditje përplasen me të tjera në skajin e grumbullimit, ato kompresojnë materialin përreth, duke formuar një shtresë të dendur gazi (treguar këtu në prerje tërthore në panelin e zmadhuar, sipër djathtas). Duke e replikuar këtë veçori në simulime me rezolucion edhe më të lartë (poshtë djathtas), duke evoluar fushat magnetike (poshtë në qendër) dhe duke modeluar emetimin radio që rezulton (poshtë majtas), studiuesit kanë qenë në gjendje të fitojnë njohuri kyçe mbi origjinën e relikteve radio. Kredia: AIP/J. Whittingham
Studiuesit zbuluan se kur valët goditëse arrijnë në skajin e një grumbulli galaktikash, ato përplasen me goditje të tjera të prodhuara nga gazi i ftohtë që bie brenda. Ky proces kompreson materialin përreth, duke formuar një shtresë të dendur gazi që lëviz jashtë, ku përplaset me grumbuj të mëtejshëm gazi. “I gjithë mekanizmi gjeneron turbulencë, duke e përdredhur dhe kompresuar fushën magnetike deri në forcat e vëzhguara, duke zgjidhur kështu enigmën e parë”, raporton bashkautori Prof. Christoph Pfrommer.
Për më tepër, kur vala e goditjes kalon nëpër grumbuj gazi, një pjesë e frontit të goditjes bëhet më e fortë, duke rritur emetimin e radios. Në të kundërt, emetimi i rrezeve X vazhdon të pasqyrojë forcën mesatare, përgjithësisht më të dobët të goditjes, duke shpjeguar kështu pse të dhënat nga dy llojet e rrezatimit zakonisht nuk përputhen me njëra-tjetrën, duke zgjidhur kështu enigmën e dytë.
Së fundmi, për shkak se shumica dërrmuese e një relikeje radio formohet vetëm nga pjesët më të forta të frontit të goditjes, vlerat mesatare më të ulëta të nxjerra nga të dhënat e rrezeve X nuk janë problem për teorinë e energjizimit të elektroneve në goditje në fund të fundit. “Ky sukses na motivon të ndërtojmë mbi studimin tonë për t’iu përgjigjur mistereve të mbetura të pazgjidhura që rrethojnë reliket e radios”, thotë Whittingham.
