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天文學家在銀河系中心附近發現新的“奇怪的射電圈”

銀河系


天文學家在銀河系中心附近發現新的“奇怪的射電圈”


MeerKAT望遠鏡拍攝的奇數射電圓ORC J2103-6200的圖像疊加在暗能量巡天的光學圖像上 。（圖片來源：Jayanne English（曼尼托巴大學））
據美國太空網（Keith Cooper）：根據南非MeerKAT射電望遠鏡的天文學家的發現，一種巨大的恒星可能會產生一個神秘的射電光環，其外層被強大的輻射風吹走 。
2019年，天文學家使用澳大利亞平方公里陣列探路者望遠鏡（ASKAP）進行了一項調查，發現了幾個奇怪的無線電波環 ， 在任何其他波長的光下都無法檢測到，也沒有明顯的來源 。天文學家稱之為“奇怪的無線電圈”，簡稱ORC 。
目前只知道少數幾個，但現在發現了一種新的ORC，它打破了所有的規則 。
ASKAP是平方公里陣列（SKA）的技術先驅，SKA將是一個巨大的無線電天線陣列，分布在澳大利亞和南非之間 。因此，南非也有自己的SKA前身天文臺，即位于該國MeerKAT國家公園的MeerKAT ， 最初是卡魯射電望遠鏡，這是很合適的 。
2022年11月，意大利卡塔尼亞天文臺的Cristobal Bordiu帶領的天文學家在MeerKAT的觀測中發現了一些不同尋常的東西 。這是一個ORC，但它不是它應該在的地方 。
在此發現之前，所有先前的ORC都是在高銀河緯度地區發現的 。換句話說，它們位于我們銀河系平面之上，這意味著它們要么在銀河系內離我們很近 ， 要么是銀河系外的 。事實上，有幾個ORC在環的中間包含一個星系，這些ORC被認為是由該星系的爆發產生的，可能是由恒星爆發事件導致大量超新星，或者是兩個超大質量黑洞合并導致能量脈沖 。
然而 ， 這個新的ORC僅比我們銀河系的平面高出6度，在天空中呈現出銀河系中的撞擊聲 。此外，從我們的角度來看，它似乎離銀河系中心很近 。然而，這可能只是一個巧合——它可能比我們銀河系的中心更近，也可能更遠 ， 后者距離我們26000光年 。
ORC，編目為J1802-3353 ， 被其發現者昵稱為Kýklos，在希臘語中意為圓圈 。Kýklos在天空中跨越80弧秒——1弧秒是1/3600度 。環本身僅在無線電波長處可見 ， 在那里它是微弱的、斑駁的、薄的（只有6弧秒厚），幾乎是一個完美的圓 。它的無線電頻譜出奇地平坦 ， 這意味著它不像以前的ORC那樣有任何明顯的譜線 。
Bordiu的團隊意識到這種ORC可能是新的，但在他們確定之前 ， 他們必須排除其他可能性 。

天文學家在銀河系中心附近發現新的“奇怪的射電圈”


Kýklos（J1802-3353）在UHF（左）和L波段（右）的MeerKAT連續圖像，參考頻率為815和1283 MHz 。（圖片來源：Bordiu等人，2024）
歐洲航天局的蓋亞任務已經編目了三個星系，它們都恰好位于天空中的Kýklos內 。一個星系距離環的中心只有3角秒，但如果Kýklos是由這個星系產生的，那么解釋為什么它與其他與星系相連的ORC相比具有如此平坦的光譜將是一個挑戰 。
如果Kýklos不是河外星系，那么它一定在我們的銀河系中，這表明它有恒星起源 。超新星殘骸通常是由爆炸恒星與星際介質中的氣體和塵埃碰撞產生的爆炸波產生的圓形星云結構 。
然而，超新星遺跡通常也會產生X射線，并且沒有檢測到來自Kýklos的X射線 。雖然從我們的角度來看，在環內探測到了幾顆脈沖星，它們是由一些超新星產生的旋轉中子星，但我們沒有關于它們的距離信息來說明它們是否與環相連，或者它們的位置是否只是視線重合 。
也許Kýklos是一個行星狀星云，它是一顆垂死的類日恒星的外殼 。行星狀星云在消散之前通常會增長到大約3光年寬；如果Kýklos是一個行星狀星云 ， 它一定是一個異常大的星云，或者離我們相當近，才能在天空中出現80弧秒寬的星云 。（相比之下，最著名的行星狀星云可能是天琴座的環形星云，其寬度為230弧秒，距離為2200光年 。）然而，行星狀星云會產生光發射，特別是氫阿爾法光 ， 但尚未檢測到這種光 。
相反，也許這個環是由一顆巨大的、不穩定的恒星產生的，特別是沃爾夫-拉葉星 。由于沃爾夫-拉葉星的質量如此之大，它能夠產生強大的輻射風，將其外層吹向太空深處，從而減少其質量并使其更加穩定 。沃爾夫-拉葉星通常通過它們吹出的星云或它們的成分來識別——隨著氫包層的漂移，它們深層中的氦和氧等較重元素被暴露出來 。
盡管在Kýklos內沒有明顯的Wolf-Rayet星云，但這不是問題，因為Wolf-Rayed恒星的快速輻射風會迅速摧毀它附近的塵埃云 。更遠的較冷塵埃會存活下來，并以24微米的波長輻射，但Bordiu的團隊指出，在這個波長上沒有可用的數據來說明是否存在這種較冷的塵埃 。然而，還有其他證據支持沃爾夫-拉葉星情景，這是這種恒星脫落質量的典型平坦光譜 。
Bordiu的團隊在他們的研究論文中寫道：“根據目前可用的有限數據 ， Kýklos的形態和光譜特征似乎與Wolf-Rayet殼的形態和頻譜特征更為一致 ?！?。
確實，在Kýklos內部尚未發現一顆Wolf-Rayet恒星 。有一顆明亮的恒星HD 164455 ， 但它不是沃爾夫-拉葉星 。蓋亞已經確定了另外三顆候選恒星，其中包括一顆距離我們24500光年的藍色恒星 。如果這是Kýklos的來源 ， 那么在這個距離上，這個環的直徑大約是10光年 。然而 ， 沒有關于這顆恒星的光譜數據來確定它是否是沃爾夫-拉葉星 。
因此，下一步將是跟進詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，并獲得這些數據 ， 以潛在地解決基克洛斯之謎 。
這些發現已被接受發表在《天文學與天體物理學》雜志上，arXiv上有預印本 。