太空中的奇異射電圓圈之謎可能終於解開了

太空向我們拋出全新事物的情況並不常見，但在 2019 年，天文學家發現了一種完全未知的現象，他們稱之爲奇異射電圈（ORCs）。現在，更多的數據可能揭示了這些罕見天體是如何形成的。

奇射電圈（ORC）的圖像。由 MeerKAT 射電望遠鏡捕獲的射電圖像以綠色標出，背景則由暗能量巡天的光學和近紅外數據填充 J. English (U. Manitoba)/EMU/MeerKAT/DES(CTIO)

關於 ORC，你需要知道的都在名字裡：它們是圓形的射電發射團，之所以說它們奇怪，是因爲它們的形成原因尚不清楚。最初的幾個天體是在澳大利亞平方公里陣列探路者（ASKAP）射電望遠鏡的數據中發現的，起初並不清楚它們是在銀河系內的小天體，還是在更遠的地方的巨大天體。

ORC非常微弱，紅外線和光學波長都看不見，因此很難被研究，但2022年出現的更多信息開始幫助確定它們的身份。後一種情況被證實是真實的--ORC的體積巨大，寬達數百萬光年，以某些星系爲中心。事實證明，這可能是瞭解它們的關鍵。在這項新的研究中，天文學家發現了一個幾乎字面意義上的鐵證，將ORC與"Starburst"（星爆）星系聯繫在了一起。

這項研究的第一作者艾莉森-科爾（Alison Coil）說："這些星系非常有趣。當兩個大星系發生碰撞時，它們就會出現。合併會將所有氣體推入一個非常小的區域，從而導致恆星形成的劇烈爆發。大質量恆星迅速燃燒殆盡，當它們死亡時，會以外流風的形式排出氣體。"

當然，恆星誕生的同時也會有恆星死亡，所以這些星系在一段時間後會同時發生大量的超新星。由於大量恆星同時在附近爆炸，它們噴出的氣體被加速成風，以每秒 2000 公里（1240 英里）的速度流出星系。研究小組懷疑ORC可能就是這一過程的後期階段。

爲了找出答案，他們用光學和紅外光觀察了位於一個ORC中心的星系。果然，那裡的中心似乎有大量明亮、熾熱的壓縮氣體。根據這些數據，他們確定該星系中的恆星大約有 60 億年的歷史，瘋狂的恆星爆發期大約在 10 億年前結束。

接下來，研究小組進行了模擬，計算了該星系、其恆星及其周圍 ORC 的特性。結果顯示，外流風吹了大約 2 億年，然後停止了。之後，一股衝擊波盪漾開來，把較熱的氣體推向更遠的地方，形成了一個射電圈，而另一股衝擊波則向相反的方向移動，把較冷的氣體推回了星系。整個過程耗時約 7.5 億年，研究小組稱這與他們最初估計的結構年齡相符。

星爆星系外流風如何形成奇異射電圈的模擬圖像。Myr = 百萬年。上部顯示的是氣體溫度，下部顯示的是徑向速度。

科爾說："要想實現這一目標，你需要一個高質的流出率，這意味着它能快速噴射出大量物質。銀河系外的周圍氣體密度必須很低，否則衝擊就會停滯。這是兩個關鍵因素。事實證明，我們一直在研究的星系都具有這種高質外流率。它們很罕見，但確實存在。我真的認爲這說明ORC源自某種外流星系風。"

這樣一來，這些射電圈可能就不再顯得那麼奇怪了。但研究小組說，關於它們，我們還有很多東西要學，它們可以教給我們關於星系的一般知識。

科爾說："它們還能幫助我們瞭解更多關於星系演化的信息：是否所有大質量星系都會經歷一個ORC階段？當螺旋星系不再形成恆星時，它們會變成橢圓星系嗎？我認爲我們可以從ORC中學到很多關於ORC的知識。與此同時，我們正興奮地等待着下一個宇宙難題從太空深處出現。"

這項研究發表在《自然》雜誌上。