巨大的“宇宙兽人”：环绕整个星系的奇怪射电圈的秘密可能会被解开

熊明青

ORC 1是有史以来看到的第一个“奇怪的射电圈”，是一个可以环绕整个星系并跨越数百光年的奇怪物体家族中的一员。(图片鸣谢:贾雅妮英语/曼尼托巴大学)

（）据美国太空网（罗伯特·李）：科学家们可能最终解决了宇宙兽人的谜团，或者官方称为“奇怪的无线电圈”，它们如此巨大，以至于有银河系的10倍宽，可以包含整个星系。

由加州大学圣地亚哥分校天文学和天体物理学教授Alison Coil领导的一个天文学家小组指出，爆炸恒星或超新星爆发时爆发的强风是无线电波中看到的巨大气体外壳的原因。这项研究于周三(1月8日)在新奥尔良举行的美国天文学会第243次会议上公布。

2019年，澳大利亚平方公里阵列探路者(ASKAP)首次发现了半兽人，它代表了天文学家从未见过的真正令人困惑的东西。

Coil和她的团队使用位于夏威夷岛死火山Maunakea上的W.M. Keck天文台的积分场摄谱仪来观察射电圈ORC 4，在其中发现了高度压缩的气体和年龄大约为60亿年的恒星。这向研究小组表明，这些射电圈可能是在同一星系中多颗恒星几乎同时爆炸时产生的。

宇宙兽人会讲述一个从摇篮到坟墓的星球故事吗？

当大质量恒星到达其生命的尽头并爆发成超新星爆炸时，大量的恒星物质以强大的风的形式被喷射到它们周围的星系中。

Coil和他的同事认为，如果足够多的超新星几乎同时发生在同一空间区域，这些风的速度可以达到每小时450万英里，大约是手枪子弹速度的5000倍。

问题是，什么样的星系会有这么多恒星同时爆炸？



一个可能是由强烈的恒星形成爆发产生的星系射电圈的图解(图片来源:CSIRO)

这可能发生在经历过剧烈恒星形成的星系中，天文学家称之为“星爆”星系。

“这些星系真的很有趣，”Coil在一份声明中说。“它们发生在两个大星系碰撞的时候。合并将所有气体推入一个非常小的区域，这导致了恒星形成的强烈爆发。”

在这种由合并引发的快速恒星形成过程中形成的大质量恒星以相同的速度燃烧完其核聚变燃料，在超新星爆炸中爆发，并在类似的时间以外流风的形式排出气体。



对恒星暴增星系中超新星驱动的风的模拟(图片来源:卡桑德拉·洛哈斯/太空望远镜科学研究所)

当这些风从这些星爆星系中向外撕裂时，它们会撞击星系周围移动较慢的气体。这种相互作用产生了冲击波，产生了半兽人，它可以扩散到几十万光年之外。为了便于理解，银河系大约有98，000光年宽，一光年是光在一年中走过的距离，约为6万亿英里(9.7万亿公里)。

解开宇宙兽人之谜

在这种星爆星系驱动的超新星-风理论发展之前，科学家们已经提出了几种其他的创造机制来解释兽人。其中包括两个黑洞的合并，以及标志着恒星生命终结的超新星爆炸过程中行星状星云的形成。

问题是兽人只在无线电波中出现过，这些数据不足以区分可能的创世模式。

由于怀疑ORC可能是他们一直在研究的星爆星系后期的结果，Coil和她的团队开始研究ORC 4，这是发现的第一个从北半球可以看到的射电壳，使用了W.M. Keck天文台的积分场摄谱仪。这向他们揭示了大量明亮、高度压缩的气体。

继续他们的探测工作，并使用无线电波数据和光学观察，该小组发现ORC 4内的恒星大约有60亿岁，这意味着他们在这个无线电圈的中心发生了一次强烈的恒星形成，大约在10亿年前结束。

然后，该团队转向研究合著者、哈佛&史密森尼天体物理中心银河风专家Cassandra Lochhaas开发的计算机模拟，以进一步开展他们的研究。

该模拟让研究小组得以观察ORC 4在7.5亿年间的发展过程，距离其估计的10亿年存在时间仅差一点点。

模拟复制了ORC 4的大小和属性，并考虑了星系中心大量的震惊气体，模拟显示了星系风向外流动了大约2亿年。

即使当这些风停止时，它们发出的冲击波继续向前推进，将热气体吹出星系，创造出包围它的无线电环，并导致冷却气体落回星系。

“要使这一过程成功，你需要一个高质量的流出速率，这意味着它会非常快速地喷射出大量物质。星系外的周围气体必须是低密度的；否则，冲击会停止。这是两个关键因素，”科尔说。“事实证明，我们一直在研究的星系具有这些高质量的外流率。

“它们很罕见，但确实存在。我真的认为这指向兽人起源于某种外流的银河风。”

像ORC 4这样的半兽人很可能是流出的银河风的结果，这一发现意味着这些射电圈可以被用来作为研究这些强大的风的代理，并回答关于银河演化的重要问题。

“半兽人为我们提供了一种通过无线电数据和光谱‘看到’风的方式。这可以帮助我们确定这些极端外流的银河风有多常见，以及风的生命周期是什么，”科洛说。“它们还可以帮助我们了解更多关于星系演化的知识:所有大质量星系都会经历ORC阶段吗？旋涡星系不再形成恒星时会变成椭圆形吗？

"我认为我们可以从兽人身上学到很多东西."

除了在新奥尔良举行的美国天文学会会议上发表之外，该团队的研究还在1月8日出版的《自然》杂志上有详细介绍。