顛覆理論的奇怪射電源

宇宙中到處都是星系團，它們是聚集在宇宙網交匯之處的巨大結構。一個星系團可以橫跨數百萬光年，由成千上萬個星系組成。

然而，這些星系只佔一個星系團總質量的百分之幾。大約80%的質量來自暗物質，其餘的則是熾熱的等離子體“湯”，也就是氣體被加熱到了10000000℃以上，和弱磁場交織在一起。

近日，一組國際團隊在名爲艾貝爾3266的高度動態的星系團中，發現了一系列鮮有機會被觀測到的射電天體，包括一處射電遺蹟、一個射電暈和化石射電輻射。但它們與此類天體的起源及其特徵的現有理論並不相符。新的研究已發表在《皇家天文學會月刊》上。

遺蹟、光環和化石

星系團讓我們能夠在實驗室裡無法重現的環境中研究各種各樣的過程，包括磁學和等離子體物理。當星系團相互碰撞時，大量能量被注入熱等離子體的粒子中，產生了射電輻射。而這種輻射具有各種不同的形狀和規模。

射電遺蹟就是其中一個例子。它們是弧形的，位於星系團的外圍，由穿越等離子體的衝擊波提供能量，衝擊波導致了密度或壓力的躍升，並讓粒子獲得能量。

射電暈則是位於星系團中心的不規則源。它們由熱等離子體中的湍流供能，從而帶給粒子能量。我們知道，射電暈和射電遺蹟都是由星系團之間的碰撞產生的，但它們的許多微妙的細節仍然難以捉摸。

“化石”射電源其實是位於射電星系中心超大質量黑洞死亡後留下的射電殘餘。當它們在活動時，黑洞會向星系之外的地方噴射巨大的等離子體噴流。當它們的燃料耗盡並“關閉”時，這些噴射便開始消散。這些殘餘就是探測到的射電化石。

艾貝爾3266

在這項新研究中，團隊介紹了對艾貝爾3266星系團的極詳細研究。

這是一個格 外活躍且混亂的碰撞系統，位於約8億光年之外。按理來說，它應該包含着射 電遺蹟和射電暈，因爲它包含着所有相關特徵，但先前天文‍‍‍學家一直沒有探測到。

研究人 員先後利用默奇森大視場射電陣、澳大利亞千米平方陣探路者 （ASKAP） 射電望遠鏡和澳大利亞 望遠鏡緊湊型陣列（ATCA）進行了詳細觀察和分析。‍‍‍

艾貝爾3266。（圖／Christopher Riseley）

這些數據描繪出了一幅複雜的圖景。在艾貝爾3266的圖片中，黃色顯示了活躍的能量輸入的特徵。藍色的霧氣則代表熱等離子體，在X射線波長下被捕獲。

更紅的顏色顯示了只有在更低頻率下才能看到的特徵。這意味着，這些天體比較老，能量比較少。要麼它們隨着時間的推移失去了大量的能量，要麼它們一開始就沒有多少能量。

靠近圖片底部的紅色部分可以看到射電遺蹟，它的凹陷形狀也不同尋常，因此贏得了“錯路”遺蹟的響亮綽號。

艾貝爾3266中的“錯路”遺蹟，圖中黃色、橙色和紅色代表了射電亮度。（圖／Christopher Riseley）

而相關數據揭示出了遺蹟中前所未見的特殊特徵。總的來說，這些數據顛覆了原先人們對遺蹟如何產生的理解，但研究人員仍在努力破譯這些射電天體背後的複雜物理學。

一個超大質量黑洞的古老遺蹟

在圖片右上方，還能看到一個射電化石，它呈現出非常淺的紅色，這說明它很古老。研究人員認爲，這個射電輻射最初來自圖片左下方的星系，而它的中心黑洞早已“關閉”。

艾貝爾3266中的射電化石，紅色和輪廓線描述的是ASKAP測量的射電亮度，藍色顯示的是熱等離子體。青色的箭頭指向天文學家認爲曾爲化石提供能量的星系。（圖／Christopher Riseley）

然而，即使是最好的物理模型也無法適配這些數據。這說明我們對這些天體演化的理解仍然存在着很大的差距。這也是團隊正在努力的目標。

最後，團隊使用了一種更巧妙的算法，對圖像散焦，從而尋找在高分辨率下看不到的非常微弱的輻射。他們也首次在艾貝爾3266中發現了一個射電暈。

艾貝爾3266中的射電暈，和上圖類似，紅色和輪廓線描述的是ASKAP測量的射電亮度，藍色顯示的是熱等離子體。青色的虛線標出了射電暈的外部邊界。（圖／Christopher Riseley）

科學家相信，這是瞭解艾貝爾3266的起點。他們已經發現了大量詳細的信息，但是這項研究也提出了更多問題。

#創作團隊：

原文作者：Christopher Riseley（博洛尼亞大學研究員）

Tessa Vernstrom（西澳大利亞大學高級研究員）

編譯：Gaviota

排版：雯雯

#參考來源：

https://theconversation.com/we-found-some-strange-radio-sources-in-a-distant-galaxy-cluster-theyre-making-us-rethink-what-we-thought-we-knew-187631

#圖片來源：

封面圖&首圖：Christopher Riseley, Università di Bologna