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宇宙奧秘:探索太空中萬物為何永不停息地運動!

2024-09-02科學

天文學家最近使用南非的MeerKAT射電望遠鏡發現了一個神秘的射電光環,這個光環可能由一種大品質恒星產生,這種恒星透過強烈的放射線風將其外層吹走。

2019年,使用澳洲平方公裏陣列探路者望遠鏡(ASKAP)進行調查的天文學家註意到了幾個奇怪的射電光環,這些光環在其他任何光波長上都檢測不到,也沒有明顯的來源。天文學家稱它們為「奇怪的射電圈」(簡稱ORCs)。

目前只知道少數幾個,但現在發現了一個打破所有規則的新ORC。

ASKAP是平方公裏陣列(SKA)的技術前身,SKA將是一個巨大的射電碟和天線陣列,分布在澳洲和南非之間。因此,南非擁有自己的SKA前身觀測站,即MeerKAT,最初是位於該國的梅爾卡特國家公園的Karou射電望遠鏡。

正是在2022年11月使用MeerKAT進行的觀測中,由義大利卡塔尼亞天文台的Cristobal Bordiu領導的天文學家發現了一些不尋常的東西。這是一個ORC,但它不在它應該在的地方。

此前發現的所有ORC都位於高銀河緯度上。換句話說,它們位於我們銀河系平面的上方,這意味著它們要麽非常接近我們,位於我們的銀河系內,要麽是銀河系外的。事實上,一些ORC的中間包含一個星系,這些ORC被認為是由星系的爆發產生的,可能是由導致許多超新星的恒星暴增事件,或者是兩個超大品質黑洞合並產生的脈沖能量。

然而,這個新的ORC僅位於我們銀河系平面上方六度,就在天空中呈現的銀河系中。此外,從我們的觀點來看,它似乎離銀河系中心非常近。然而,這可能只是一個巧合——它可能比銀河系中心近得多,也可能遠得多,銀河系中心距離我們26,000光年。

這個被編目為J1802-3353的ORC被其發現者昵稱為Kýklos,這個詞在希臘語中意味著圓圈。Kýklos在天空中橫跨80角秒——一角秒是1/3,600度。光環本身只在射電波段可見,在這裏它是微弱的、斑駁的、薄的(只有6角秒厚)並且幾乎是完美的圓圈。它的射電頻譜出人意料地平坦,這意味著它沒有任何值得註意的譜線,與以前的ORC不同。

Bordiu的團隊意識到這個ORC可能是某種新東西,但在他們能夠確定這一點之前,他們必須排除其他可能性。

歐洲航天局的Gaia任務編目了三個星系,這些星系都恰好位於天空中的Kýklos內。其中一個星系距離光環中心僅3角秒,但如果Kýklos是由這個星系產生的,那麽解釋為什麽它與連線到星系的其他ORC相比具有如此平坦的頻譜將是一個挑戰。

如果Kýklos不是銀河系外的,那麽它一定在我們的銀河系內,這表明它有一個恒星起源。超新星遺跡通常是由於爆炸恒星與星際介質中的瓦斯和塵埃碰撞產生的圓形星雲結構。

然而,超新星遺跡通常也會產生X射線,而且沒有檢測到來自Kýklos的X射線。盡管從我們的觀點來看,已經在光環內檢測到幾個脈沖星,這些脈沖星是由一些超新星產生的旋轉中子星,但我們沒有關於它們的距離資訊,無法判斷它們是否與光環相連,或者它們的位置是否僅僅是視線上的巧合。

也許Kýklos是一個行星狀星雲,這是一顆垂死恒星脫落的包層。行星狀星雲通常在分散前增長到大約3光年寬;如果Kýklos是一個行星狀星雲,那麽它必須是異常大的,或者離我們相當近,才能在天空中呈現80角秒寬。(相比之下,可能是最著名的行星狀星雲是天琴座的環狀星雲,它在2,200光年的距離上寬230角秒。)然而,行星狀星雲會產生光學發射,特別是在氫-α光中,但沒有檢測到這樣的光。

相反,也許光環是由一個巨大且不穩定的恒星產生的,特別是沃爾夫-拉葉星。因為沃爾夫-拉葉星如此巨大,它能夠產生強大的放射線風,將其外層吹入太空深處,減少其品質並使其更穩定。沃爾夫-拉葉星通常透過它們吹出的星雲,或者透過它們的組成來辨識——隨著它們的氫包層被吹走,它們更深層的重元素,如氦和氧,被暴露出來。

盡管在Kýklos內沒有明顯的沃爾夫-拉葉星星雲,但這並不是問題,因為沃爾夫-拉葉星的快速放射線風會迅速摧毀靠近它的塵埃星雲。更遠的較冷塵埃會存活下來,並在24微米處放射線,但Bordiu的團隊指出,目前還沒有這個波長的數據,無法確定這種較冷的塵埃是否存在。然而,有其他證據支持沃爾夫-拉葉星情景,那就是非常典型的平坦頻譜,這是這種恒星脫落品質的特征。

「基於目前有限的數據,Kýklos的形態和光譜特征似乎更符合沃爾夫-拉葉星殼的特征,」Bordiu的團隊在他們的研究論文中寫道。