天文學(xué)家利用新圖像探測(cè)來自深空的神秘射線圈

首先來了解一個(gè)小小的背景故事。2019年，天文學(xué)家Anna Kapinska正在翻閱CSIRO的澳大利亞平方千米陣探路者的數(shù)據(jù)以尋找射電望遠(yuǎn)鏡可能偶然發(fā)現(xiàn)的不尋常提艾難題。她開始整理一份 “WTF？”的清單，在她的宇宙奇觀清單中包含了一個(gè)全新的、不尋常的天體：一個(gè)距離地球約10億光年的微弱、幽靈般的圓形。幾天后，另一位天文學(xué)家Emil Lenc查看了同樣的數(shù)據(jù)并發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)這樣的圓圈。研究人員將這些天體稱為“奇怪射電圈（ORCs）”。

Lenc向澳大利亞首席科學(xué)機(jī)構(gòu)CSIRO和西悉尼大學(xué)的天體物理學(xué)家Ray Norris展示了他的發(fā)現(xiàn)。他在他的電腦屏幕上調(diào)出了ORC的圖像，它看起來有點(diǎn)像超新星的殘余物，即一顆恒星爆炸后留下的結(jié)構(gòu)，然而數(shù)據(jù)并不符合。

“我們很快就意識(shí)到這確實(shí)是一個(gè)相當(dāng)不同的東西，”Norris說道，“這是非常新的東西。”

讓事情變得有趣的是，它們只在射電望遠(yuǎn)鏡中可見。這些圓圈不會(huì)出現(xiàn)在X射線望遠(yuǎn)鏡或紅外線波長(zhǎng)中。

從那時(shí)起，研究人員截止到目前已經(jīng)找到并描述了五個(gè)不同的ORC，它們都來自空間的類似區(qū)域。但由Lenc首次發(fā)現(xiàn)的ORC1是一篇新論文的主題，它將發(fā)表在《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》上。

最新的研究使用了由南非射電天文臺(tái)操作的MeerKAT。該望遠(yuǎn)鏡陣列由64個(gè)碟形天線組成，用于監(jiān)聽來自深空的無線電信號(hào)，重要的是，它可以比ASKAP能更詳細(xì)地聚焦在ORC1上。此外，它還允許研究人員確定偏振，這對(duì)了解該現(xiàn)象的磁場(chǎng)至關(guān)重要。

通過使用MeerKAT，研究小組已經(jīng)拍攝到ORC的最高分辨率圖像。Norris指出：“它們向我們展示了ORC1中的結(jié)構(gòu)，我們以前并不知道它的存在。”在上面的圖片中可以看到兩次觀測(cè)之間質(zhì)量的明顯差異。ASKAP和MeerKAT的工作有點(diǎn)像福爾摩斯和華生二人組，它們?yōu)榻忾_ORC的宇宙之謎各自貢獻(xiàn)自己的力量。

那么這些望遠(yuǎn)鏡是否已經(jīng)解決了這個(gè)問題？新的圖像是否揭示了ORC的真實(shí)性質(zhì)？遺憾的是--沒有。然而，它們確實(shí)有助于加強(qiáng)幾個(gè)主要候選者的證據(jù)。

Norris認(rèn)為ORCs是在一個(gè)極其遙遠(yuǎn)的星系中的超大質(zhì)量黑洞合并后產(chǎn)生的沖擊波。射電圈是一個(gè)不斷擴(kuò)大的氣體泡，其在邊界處相互作用并激發(fā)電子從而產(chǎn)生我們地球上的望遠(yuǎn)鏡所發(fā)現(xiàn)的微弱信號(hào)。如果這種單一的碰撞引發(fā)了ORC，那么我們就會(huì)期望在其中心看到超大質(zhì)量黑洞。

為了更好地了解自己的理論，Norris表示將提議使用智利的極大型望遠(yuǎn)鏡以用光學(xué)波長(zhǎng)而非無線電來觀察ORC1。

據(jù)悉，另一個(gè)提出的理論是，ORCs是由“星爆終止沖擊”產(chǎn)生。一段時(shí)間以前，ORC1中的中心星系經(jīng)歷了一段巨大的恒星形成和爆炸活動(dòng)。“隨著所有這些恒星的爆炸，你在星系中得到了一個(gè)巨大的氣體過壓，并且它爆炸了，”Norris說道。他指出，這可能會(huì)導(dǎo)致類似于ASKAP和MeerKAT觀察到的無線電圈。

但到目前為止，這兩種情況都不能完美地解釋一個(gè)ORC--所以它們可能完全是別的東西。而且故事中還有一個(gè)潛在的問題。在迄今為止發(fā)現(xiàn)的五個(gè)ORC中，ORC2和ORC3似乎有點(diǎn)不同。它們靠得很近且很可能有關(guān)系。Norris和其他人正在研究這對(duì)ORC以此來區(qū)別于一對(duì)單一的ORC。

Norris表示，由于ORCs非常罕見且非常微弱，所以有很多關(guān)于它們可能是什么的理論化和猜測(cè)。“你要做的是努力獲得證據(jù)，從而將這些猜測(cè)變成合理的論據(jù)。”