太空中的奇异射电圆圈之谜可能终于解开了

太空向我们抛出全新事物的情况并不常见，但在 2019 年，天文学家发现了一种完全未知的现象，他们称之为奇异射电圈（ORCs）。现在，更多的数据可能揭示了这些罕见天体是如何形成的。

奇射电圈（ORC）的图像。由 MeerKAT 射电望远镜捕获的射电图像以绿色标出，背景则由暗能量巡天的光学和近红外数据填充 J. English (U. Manitoba)/EMU/MeerKAT/DES(CTIO)

关于 ORC，你需要知道的都在名字里：它们是圆形的射电发射团，之所以说它们奇怪，是因为它们的形成原因尚不清楚。最初的几个天体是在澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）射电望远镜的数据中发现的，起初并不清楚它们是在银河系内的小天体，还是在更远的地方的巨大天体。

ORC非常微弱，红外线和光学波长都看不见，因此很难被研究，但2022年出现的更多信息开始帮助确定它们的身份。后一种情况被证实是真实的--ORC的体积巨大，宽达数百万光年，以某些星系为中心。事实证明，这可能是了解它们的关键。在这项新的研究中，天文学家发现了一个几乎字面意义上的铁证，将ORC与"Starburst"（星爆）星系联系在了一起。

这项研究的第一作者艾莉森-科尔（Alison Coil）说："这些星系非常有趣。当两个大星系发生碰撞时，它们就会出现。合并会将所有气体推入一个非常小的区域，从而导致恒星形成的剧烈爆发。大质量恒星迅速燃烧殆尽，当它们死亡时，会以外流风的形式排出气体。"

当然，恒星诞生的同时也会有恒星死亡，所以这些星系在一段时间后会同时发生大量的超新星。由于大量恒星同时在附近爆炸，它们喷出的气体被加速成风，以每秒 2000 公里（1240 英里）的速度流出星系。研究小组怀疑ORC可能就是这一过程的后期阶段。

为了找出答案，他们用光学和红外光观察了位于一个ORC中心的星系。果然，那里的中心似乎有大量明亮、炽热的压缩气体。根据这些数据，他们确定该星系中的恒星大约有 60 亿年的历史，疯狂的恒星爆发期大约在 10 亿年前结束。

接下来，研究小组进行了模拟，计算了该星系、其恒星及其周围 ORC 的特性。结果显示，外流风吹了大约 2 亿年，然后停止了。之后，一股冲击波荡漾开来，把较热的气体推向更远的地方，形成了一个射电圈，而另一股冲击波则向相反的方向移动，把较冷的气体推回了星系。整个过程耗时约 7.5 亿年，研究小组称这与他们最初估计的结构年龄相符。

星爆星系外流风如何形成奇异射电圈的模拟图像。Myr = 百万年。上部显示的是气体温度，下部显示的是径向速度。

科尔说："要想实现这一目标，你需要一个高质的流出率，这意味着它能快速喷射出大量物质。银河系外的周围气体密度必须很低，否则冲击就会停滞。这是两个关键因素。事实证明，我们一直在研究的星系都具有这种高质外流率。它们很罕见，但确实存在。我真的认为这说明ORC源自某种外流星系风。"

这样一来，这些射电圈可能就不再显得那么奇怪了。但研究小组说，关于它们，我们还有很多东西要学，它们可以教给我们关于星系的一般知识。

科尔说："它们还能帮助我们了解更多关于星系演化的信息：是否所有大质量星系都会经历一个ORC阶段？当螺旋星系不再形成恒星时，它们会变成椭圆星系吗？我认为我们可以从ORC中学到很多关于ORC的知识。与此同时，我们正兴奋地等待着下一个宇宙难题从太空深处出现。"

这项研究发表在《自然》杂志上。