太空奇事揭开宇宙罕见射电圈的起源

天文学家并不是每天都会问“那是什么?” 毕竟，大多数观测到的天文现象都是已知的：恒星、行星、黑洞和星系。但在 2019 年，新建成的 ASKAP(澳大利亚平方公里阵列探路者)望远镜发现了一些前所未见的东西：无线电波圈如此之大，以至于其中心包含了整个星系。

当天体物理学界试图确定这些圆圈是什么时，他们也想知道“为什么”有这些圆圈。现在，由加州大学圣地亚哥分校天文学和天体物理学教授艾莉森·科尔(Alison Coil)领导的研究小组相信，他们可能已经找到了答案：这些圆圈是由流出的银河风形成的壳，可能来自被称为超新星的大质量爆炸恒星。他们的工作发表在《自然》杂志上。

线圈和她的合作者一直在研究可以驱动这些超快外流风的巨大“星爆”星系。星爆星系的恒星形成率异常高。当恒星死亡并爆炸时，它们会将恒星及其周围环境中的气体驱逐回星际空间。如果足够多的恒星同时在彼此附近爆炸，这些爆炸的力量可以将气体从星系本身推出，形成外流风，其传播速度可达每秒 2,000 公里。

“这些星系真的很有趣，”兼任天文学和天体物理学系主任的科尔说。“当两个大星系碰撞时，就会发生这种情况。合并将所有气体推入一个非常小的区域，从而导致恒星形成的强烈爆发。大质量恒星很快就会燃烧殆尽，当它们死亡时，它们会以外流风的形式排出气体。”

数量巨大、稀有且来源不明

技术的发展使 ASKAP 能够在非常微弱的范围内扫描大部分天空，这使得奇射电圆 (ORC) 在 2019 年首次被探测到。ORC 非常巨大，直径达数百千秒差距，其中一千秒差距等于 3,260光年(作为参考，银河系直径约为 30 千秒差距)。

人们提出了多种理论来解释兽人的起源，包括行星状星云和黑洞合并，但仅凭无线电数据无法区分这些理论。

线圈和她的合作者很感兴趣，并认为射电环可能是他们一直在研究的星暴星系后期的发展。他们开始研究 ORC 4——第一个发现的可从北半球观测到的 ORC。

在此之前，人们只能通过无线电发射来观察兽人，没有任何光学数据。Coil 的团队使用夏威夷莫纳克亚 WM 凯克天文台的整体场摄谱仪来观察 ORC 4，它揭示了大量高亮度、加热、压缩的气体，远远多于在普通星系中看到的气体。

由于问题多于答案，团队开始进行侦探工作。利用光学和红外成像数据，他们确定 ORC 4 星系内的恒星年龄约为 60 亿年。“这个星系中曾爆发过恒星形成，但大约在十亿年前就结束了，”科尔说。

卡桑德拉·洛赫哈斯 (Cassandra Lochhaas) 是哈佛和史密森天体物理中心的博士后研究员，专门研究银河风的理论方面，也是该论文的合著者，她运行了一套数值计算机模拟来复制大型无线电的尺寸和特性。环，包括中央星系中大量的震惊的、凉爽的气体。

她的模拟显示，流出的银河风在停止前吹了 2 亿年。当风停止时，向前移动的激波继续将高温气体推出星系并形成射电环，而反向激波则使较冷的气体落回星系。模拟进行了超过 7.5 亿年——在 ORC 4 估计的 10 亿年恒星年龄的范围内。

“为了完成这项工作，你需要高质量流出率，这意味着它会非常快地喷射出大量物质。而且星系外的周围气体必须是低密度的，否则激波就会停止。这是两个关键因素， ”线圈说道。

“事实证明，我们一直在研究的星系具有如此高的质量流出率。它们很罕见，但它们确实存在。我确实认为这表明兽人源自某种流出的星系风。”

流出的风不仅可以帮助天文学家了解ORC，而且ORC也可以帮助天文学家了解流出的风。

“兽人为我们提供了一种通过无线电数据和光谱‘看到’风的方法，”科尔说。

“这可以帮助我们确定这些极端流出的星系风有多常见以及风的生命周期是什么。它们还可以帮助我们更多地了解星系演化：所有大质量星系都会经历 ORC 阶段吗?螺旋星系在它们形成时会变成椭圆形吗?不再形成恒星了吗?我认为我们可以了解兽人很多东西，并向兽人学习。”