宇宙是一個極其浩瀚且令人費解的地方。數千年的科學進步逐步增加了我們對宇宙的理解,但時不時地,科學家們仍然會發現一些籠罩在幾乎無法解釋的神秘之中的事物。現在,這樣一個謎題以電磁輻射絲狀物的形式出現,這些絲狀物長達數十萬光年——這是以前從未見過的。
天文學家使用南非的 MeerKAT 射電望遠鏡,正在窺視 Norma 中心附近的一個明亮星系,這是一個距離地球 2.3 億光年的合併星系團。這個特殊的星系被稱為 ESO 137-006,在無線電波中非常明亮:其中心的超大質量黑洞噴射出雙射流等離子體,延伸到星系邊緣之外。這些射流中的帶電粒子以接近光速的速度移動,圍繞磁場旋轉,並在移動過程中發射無線電波。這種活動很壯觀,但在宇宙尺度上根本不足為奇。
然而,MeerKAT 敏銳的射電眼揭示了一個意想不到的特徵:巨大的射電輻射絲線從漩渦中湧現出來。點選此處檢視壯觀的影像。這些近乎平行的絲線似乎將星系兩個等離子射流末端的漩渦狀瓣連線在一起。每條絲線都非常巨大,最長的一條達到了驚人的 261,000 光年。
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在其他地方也見過類似的絲線,包括 我們自身星系中心內部。但國際射電天文研究中心的天文學家 Minh Huynh 說,銀河系自身的絲線——其本身尚未完全理解——比 ESO 137-006 中出現的巨大絲線小數千倍,他沒有參與這項工作。
荷蘭拉德堡德大學的射電天文學家 海諾·法爾克 也研究了黑洞射流的整個科學生涯,他也沒有參與這項研究。但這些絲狀物 讓他感到困惑。“這非常奇怪,”他說,將相對細長的卷鬚比作蜘蛛的腿。“真的很難想象這是如何形成的。”
本月早些時候在期刊 天文學與天體物理學 上報道了這項發現的國際天文學家團隊也無法解釋這些絲狀物。然而,如果有人能夠做到這一點,那麼超大質量黑洞和過度活躍星系的拜占庭式天體物理學——從它們隨時間的演變到它們釋放積累能量的方式——應該變得更容易理解一些。
南非羅德斯大學的射電天文學家兼新研究的主要作者 姆帕蒂·拉馬佐庫 最初有興趣檢查 ESO 137-006 附近的一個較為平靜的星系。但 MeerKAT 首先對準了後者:想法是,如果 ESO 137-006 驚人的射電光度可以幫助教導望遠鏡的軟體過濾掉其焰火,那麼外圍不太引人注目的天文物體就可以更好地被看到。“如果你正在觀察一些小而弱且脆弱的東西,那麼大而喧鬧的源頭總是會妨礙你,”研究合著者奧列格·斯米爾諾夫說,他是 南非射電天文臺 射電天文學研究小組的負責人。
當 MeerKAT 仔細觀察這個引人注目的射電星系時,連線其兩個射流的神秘絲狀物顯露出來。“我們花了很多時間懷疑這些結構,”拉馬佐庫說。他們最初認為這是一些在影像處理過程中產生的偽影。但對資料的細緻檢查排除了這種可能性。
“如果這是偽影,我願意吃掉我的帽子,”斯米爾諾夫說。該團隊還想知道這些絲線是否是影像前景中與星系無關的巨大結構。但它們似乎反映了射流的形狀以及這些射流滾滾的瓣。“如果它們在前面,那真是太巧合了,”斯米爾諾夫補充道。
如果這些絲線是由 ESO 137-006 的惡作劇產生的,那麼它們可能不是突然憑空出現的。哈佛大學史密森天體物理中心射電天文學家 伊薇特·森德斯 說,射電天文學中的一個普遍規律是,結構的大小與製造它所需的時間成正比,她沒有參與這項研究。這些絲狀物延伸數十萬光年,暗示著一個漫長的製造過程。
絲線的能量特徵也暗示了它們的構成:就像射流本身一樣,它們的射電輻射可能來自磁場中電子的螺旋運動。“成分是已知的,”斯米爾諾夫說。但是,在最初鍛造這些絲狀物的天文鍊金術,目前而言,只能靠猜測。
ESO 137-006 在黑暗中的旅程提供了一個可能的答案。它正以幾乎難以想象的速度向 Norma 星系團的中心墜落。星系之間的空間中存在著由電離氫、氦和其他較重元素組成的濃湯。拉馬佐庫說,星系際肉湯有可能被拖著一起前進,導致隱藏在 ESO 137-006 等離子射流瓣中的磁性絲狀物被沖刷出來。
這些絲狀物可能是早期噴流活動的遺蹟輻射,像翱翔的飛機的尾跡一樣遺留在星系的尾流中。星系團的湍流環境可能攪動了它們,導致它們的電子重新加速,並使這些尾跡再次亮起。但是,Huynh 說,這些所謂的射電鳳凰預計會更加分散,因為尾跡會隨著時間的推移而擴散開來——然而 ESO 137-006 的絲線大致平行且相對較細。
MeerKAT 已經在嘗試在其他射電星系中尋找類似的巨大絲狀物。這些絲線可能只是 ESO 137-006 所獨有的。或者,它們可能隱藏在整個宇宙的星系中。斯米爾諾夫說,這兩種結果都將是一個啟示。但在我們知道任何一種結果之前,天文學家很可能仍將矇在鼓裡。“肯定有很多額外的物理學知識需要學習,”森德斯說。
