宇宙谜题：宇宙稀有无线电圈背后的奥秘揭开

天文学家在2019年发现了巨大的无线电波圈，命名为ORC。由Alison Coil教授领导的研究表明，这些是由星暴星系的星系风引起的，为星系演化和现象提供了新的见解。

从爆炸的恒星中流出的银河风可以解释巨大的环。

天文学家不是每天都会说，“那是什么？毕竟，大多数观测到的天文现象都是已知的：恒星、行星、黑洞和星系。但在 2019 年，新完成的 ASKAP（澳大利亚平方公里阵列探路者）望远镜捕捉到了以前从未见过的东西：无线电波圈如此之大，以至于它们的中心包含了整个星系。

当天体物理学界试图确定这些圆圈是什么时，他们也想知道为什么这些圆圈会是什么。现在，由加州大学圣地亚哥分校天文学和天体物理学教授艾莉森·科勒（Alison Coil）领导的一个团队认为，他们可能已经找到了答案：这些圆圈是由流出的银河风形成的壳，可能来自被称为超新星的巨大爆炸恒星。他们的研究成果发表在《自然》杂志上。

奇怪的射电圈，如上图中的ORC 1，足够大，可以在其中心包含星系，直径达数十万光年。图片来源：© J. English（曼尼托巴大学）/EMU/MeerKAT/DES（CTIO）

Coil和她的合作者一直在研究巨大的“星爆”星系，这些星系可以驱动这些超快的流出风。星暴星系具有极高的恒星形成率。当恒星死亡并爆炸时，它们会将气体从恒星及其周围环境喷射回星际空间。如果足够多的恒星同时在彼此附近爆炸，这些爆炸的力量可以将气体从银河系本身推到流出的风中，这些风可以以高达2000公里/秒的速度传播。

“这些星系真的很有趣，”Coil说，他也是天文学和天体物理学系主任。“当两个大星系碰撞时，它们就会发生。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。大质量恒星会迅速燃烧殆尽，当它们死亡时，它们会以流出的风的形式排出气体。

大量、稀有且来源不明

技术发展使ASKAP能够在非常微弱的极限下扫描大部分天空，这使得奇数无线电圈（ORC）在2019年首次被探测到。ORC是巨大的 – 数百千秒差距，其中一千秒差距等于3,260光年（作为参考，银河系的直径约为30千秒差距）。

提出了多种理论来解释ORC的起源，包括行星状星云和黑洞合并，但仅凭无线电数据无法区分这些理论。Coil和她的合作者对此很感兴趣，并认为无线电环可能是他们一直在研究的星暴星系后期的发展。他们开始研究ORC 4 – 从北半球发现的第一个ORC。

在此之前，ORC仅通过其无线电发射进行观测，没有任何光学数据。Coil的团队在夏威夷Maunakea的W.M. Keck天文台使用一体式场光谱仪来观察ORC 4，它揭示了大量高亮度，加热，压缩的气体 – 远远超过普通星系。

由于问题多于答案，该团队开始进行侦探工作。利用光学和红外成像数据，他们确定ORC 4星系内的恒星大约有60亿年的历史。“这个星系中曾有过一次恒星形成的爆发，但它大约在十亿年前结束，”Coil说。

模拟和结论

哈佛大学和史密森尼天体物理中心的博士后研究员卡桑德拉·洛哈斯（Cassandra Lochhaas）专门研究银河系风的理论方面，也是该论文的合著者，他运行了一套数值计算机模拟，以复制大型射电环的大小和特性，包括中央星系中大量受冲击的冷气体。

她的模拟显示，流出的银河系风在关闭之前吹了2亿年。当风停止时，向前移动的激波继续将高温气体推出星系并形成一个无线电环，而反向激波则将较冷的气体送回星系。模拟时间超过7.5亿年，与ORC 4估计的10亿年恒星年龄相差无几。

“要做到这一点，你需要一个高质量的流出率，这意味着它可以非常快速地喷射出大量材料。而银河系外的周围气体必须是低密度的，否则激波就会停滞不前。这是两个关键因素，“Coil 说。“事实证明，我们一直在研究的星系具有这些高质量的流出率。它们很少见，但它们确实存在。我真的认为这指向ORC起源于某种流出的银河风。

流出的风不仅可以帮助天文学家理解ORC，而且ORC也可以帮助天文学家理解流出的风。“ORC为我们提供了一种通过无线电数据和光谱学’看到’风的方法，”Coil说。

“这可以帮助我们确定这些极端外流的银河系风有多普遍，以及风的生命周期是什么。它们还可以帮助我们更多地了解星系演化：所有大质量星系都会经历ORC阶段吗？当螺旋星系不再形成恒星时，它们会变成椭圆形吗？我认为我们可以学到很多关于ORC的知识，也可以从ORC身上学到很多东西。