神秘宇宙环之谜

本文来自微信公众号：原理（ID：principia1687），作者：Ray（西悉尼大学科学学院教授），编译：Måka，题图来自：《星际穿越》

随着观测技术的进步，天文学家时不时就会发现天空中炫目、令人着迷却又难以解释的现象。

在2019年，就有一组天文学家使用ASKAP（澳大利亚平方千米阵探路者）射电望远镜在深空中发现了一些诡异的发光环。这些环与之前所见的任何东西都不同，没有人知道它们是什么，团队称之为奇异射电环（Odd Radio Circle， ORC）。

MeerKAT（绿色/灰色）拍摄的奇异射电环ORC1图像，叠加在暗能量巡天拍摄的光学图像上。| 图片来源：Jayanne English using data from MeerKAT and the Dark Energy Survey

近日，来自南非MeerKAT（升级后的卡鲁阵列望远镜）的新数据正在帮助科学家解开ORC的存在之谜。新的观测发现，每个ORC都以一个星系为中心，但这个星系的光非常微弱，因此早先并没有被发现。而这些环很可能是从中心星系发出的热气爆发，它们硕大无比，直径可达100万光年。

更细致的观测   

在新研究中，MeerKAT拍摄到了一个ORC的美丽图像，揭示了其中惊人的细节。研究人员发现，环的中心有一小团射电发射，这与一个遥远星系的迹象吻合。他们现在可以相当肯定地说，应该就是这个星系产生了ORC。

同时，团队在其他ORC中也观测了这些中心星系，它们都位于距离地球很远的地方，可能是约10亿光年外的遥远星系。换个角度来说，这也意味着这些环本身巨大无比。

从中心星系爆发出的ORC的艺术家畅想图。| 视频来源：Sam Moorfield/CSIRO

从对环内探测到的微弱的云状射电发射的模拟结果来看，这些环似乎是包围着星系的一个球形外壳的边缘，就像星系中发出的一次巨大爆发的爆炸波。它们之所以看起来更像环，而不是一个球体，只是因为球体边缘的位置更亮，那里在沿着视线的方向上存在更多物质，就好像我们看一个肥皂泡那样。

高能的电子  

研究还绘制了射电波的偏振模式，这能告诉科学家有关环中磁场的一些信息。

偏振图像显示了一个沿球体边缘运动的磁场。这表明，中心星系的一次爆发引起了热爆炸，与星系外的脆弱气体发生了剧烈碰撞。由此产生的冲击波使气体中的电子获得能量，使它们围绕着磁场旋转，产生了射电波。

环绕ORC边缘附近的线表示磁场的方向。像这样的一个圆形磁场暗示着它被来自中心星系的冲击波挤压。| 图片来源：Larry Rudnick from MeerKAT data

MeerKAT结果中的一个大的惊喜是，在环中发现了几个弯曲的射电发射“丝”。虽然目前天文学家仍然不知道它们具体是什么，但是他们可以确定的是，这个巨大的球体在从中心星系轰出时应该吞噬了其他星系。一种猜测是，也许这些丝状结构正是经过的冲击波从星系上“扯下”的气体痕迹。

罕见事件的可能  

当然，最大的问题在于，究竟是什么导致了爆发。团队目前正主要探索两种可能性。

一种可能是，它们是由两个超大质量黑洞的合并引起的。这样的并合事件释放出了巨大的能量，足以产生ORC。另一种可能性是，中心星系经历了一次星暴事件，数百万颗恒星从星系气体中诞生。这样的星暴会导致热气体从星系中喷出，创造出球形的冲击波。

无论是黑洞并合还是星暴事件都相对罕见，这也解释了为什么ORC如此稀有，迄今为止天文学家只报道发现了5个。

ORC的谜团还没有完全揭开，对于深空中这些神秘的环，还有很多东西需要了解。到目前为止，天文学家仅仅用射电望远镜探测到了它们，但在光学、红外或X射线波长下还没有找到任何来自这些环的信息。

他们相信，未来当SKA（平方千米阵）投入使用后，将有机会以更高的灵敏度和分辨率获得关于这些神秘宇宙现象的更详细信息，甚至有机会通过它们了解关于星系生命周期的更多细节。

#参考来源：https://theconversation.com/odd-radio-circles-that-baffled-astronomers-are-likely-explosions-from-distant-galaxies-178290

本文来自微信公众号：原理（ID：principia1687），作者：Ray（西悉尼大学科学学院教授），编译：Måka