Radiobilder av himlen har avslöjat hundratals "bebis" och supermassiva svarta hål i avlägsna galaxer, med galaxernas ljus som studsar runt på oväntade sätt.

Galaxer är enorma kosmiska kroppar, tiotusentals ljusår i storlek, består av gas, damm, och stjärnor (som vår sol).

Med tanke på deras storlek, du kan förvänta dig att mängden ljus som sänds ut från galaxer skulle förändras långsamt och stadigt, över tidsskalor långt bortom en persons livstid.

Men vår forskning, publiceras i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , hittade en överraskande population av galaxer vars ljus förändras mycket snabbare, på bara några år.

Vad är en radiogalax?

Astronomer tror att det finns ett supermassivt svart hål i mitten av de flesta galaxer. Vissa av dessa är "aktiva", vilket innebär att de avger mycket strålning.

Deras kraftfulla gravitationsfält drar in materia från sin omgivning och river sönder den till en kretsande munk av het plasma som kallas en "accretion disk".

Denna skiva kretsar runt det svarta hålet med nästan ljusets hastighet. Magnetiska fält accelererar högenergipartiklar från skivan på långa, tunna strömmar eller "strålar" längs det svarta hålets rotationsaxlar. När de kommer längre från det svarta hålet, dessa strålar blommar ut till stora svampformade moln eller "lober".

Hela denna struktur är det som utgör en radiogalax, så kallad eftersom det avger mycket radiofrekvent strålning. Det kan vara hundratals, tusentals eller till och med miljontals ljusår över och därför kan det ta eoner att visa några dramatiska förändringar.

Astronomer har länge ifrågasatt varför vissa radiogalaxer har enorma lober, medan andra förblir små och instängda. Det finns två teorier. En är att strålarna hålls tillbaka av tätt material runt det svarta hålet, kallas ofta frustrerade lober.

Dock, detaljerna kring detta fenomen är fortfarande okända. Det är fortfarande oklart om loberna endast tillfälligt är begränsade av en liten, extremt tät omgivande miljö – eller om de långsamt tränger sig igenom en större men mindre tät miljö.

Den andra teorin som förklarar mindre lober är att strålarna är unga och har ännu inte utvidgats till stora avstånd.

Gamla är röda, bebisar är blå

Både unga och gamla radiogalaxer kan identifieras genom en smart användning av modern radioastronomi:titta på deras "radiofärg".

Vi tittade på data från GaLactic och Extragalactic All Sky MWA (GLEAM) undersökningen, som ser himlen vid 20 olika radiofrekvenser, ger astronomer en oöverträffad "radiofärg"-vy över himlen.

Från datan, babyradiogalaxer verkar blå, vilket innebär att de är ljusare vid högre radiofrekvenser. Samtidigt ser de gamla och döende radiogalaxerna röda ut och är ljusare i de lägre radiofrekvenserna.

Vi identifierade 554 babyradiogalaxer. När vi tittade på identiska data tagna ett år senare, vi blev förvånade över att se 123 av dessa studsade runt i sin ljusstyrka, ser ut att flimra. Detta lämnade oss med ett pussel.

Något mer än ett ljusår i storlek kan inte variera så mycket i ljusstyrka under mindre än ett år utan att bryta mot fysikens lagar. Så, antingen var våra galaxer mycket mindre än förväntat, eller något annat hände.

Lyckligtvis, vi hade de uppgifter vi behövde för att ta reda på det.

Tidigare forskning om variationen hos radiogalaxer har använt antingen ett litet antal galaxer, arkivdata som samlats in från många olika teleskop, eller utfördes med endast en enda frekvens.

För vår forskning, vi undersökte mer än 21, 000 galaxer under ett år över flera radiofrekvenser. Detta gör det till den första undersökningen av "spektral variabilitet", gör det möjligt för oss att se hur galaxer ändrar ljusstyrka vid olika frekvenser.

Några av våra studsande babyradiogalaxer förändrades så mycket under året att vi tvivlar på att de överhuvudtaget är bebisar. Det finns en chans att dessa kompakta radiogalaxer faktiskt är ångestfyllda tonåringar som snabbt växer till vuxna mycket snabbare än vi förväntade oss.

Medan de flesta av våra variabla galaxer ökade eller minskade i ljusstyrka med ungefär samma mängd över alla radiofärger, vissa gjorde det inte. Också, 51 galaxer ändrades i båda ljusstyrkorna och Färg, vilket kan vara en ledtråd till vad som orsakar variabiliteten.

Tre möjligheter för vad som händer

1) Blinkande galaxer

När ljus från stjärnor färdas genom jordens atmosfär, det är förvrängt. Detta skapar den blinkande effekten av stjärnor vi ser på natthimlen, kallas "scintillation". Ljuset från radiogalaxerna i denna undersökning passerade genom vår galax Vintergatan för att nå våra teleskop på jorden.

Således, gasen och dammet i vår galax kunde ha förvrängt den på samma sätt, resulterar i en blinkande effekt.

2) Tittar ner i pipan

I vårt tredimensionella universum, ibland skjuter svarta hål högenergipartiklar direkt mot oss på jorden. Dessa radiogalaxer kallas "blazarer".

Istället för att se långa tunna strålar och stora svampformade lober, vi ser blazarer som en mycket liten ljus prick. De kan visa extrem variation på korta tidsskalor, eftersom varje liten utstötning av materia från det supermassiva svarta hålet i sig riktas rakt mot oss.

3) Svarta hål rapar

När det centrala supermassiva svarta hålet "rapar" några extra partiklar bildar de en klump som långsamt färdas längs strålarna. När klumpen fortplantar sig utåt, vi kan upptäcka den först i "radioblå" och sedan i "radioröd".

Så vi kanske upptäcker gigantiska svarta håls rapningar som sakta färdas genom rymden.

Vart ska vi nu?

Det här är första gången vi har haft den tekniska förmågan att genomföra en storskalig variationsundersökning över flera radiofärger. Resultaten tyder på att vår förståelse av radiohimlen saknas och kanske är radiogalaxer mer dynamiska än vi förväntat oss.

När nästa generation av teleskop kommer online, i synnerhet Square Kilometer Array (SKA), astronomer kommer att bygga upp en dynamisk bild av himlen under många år.

Sålänge, det är värt att titta på dessa konstigt beter sig radiogalaxer och hålla ett särskilt öga på de studsande bebisarna, för.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.