宇宙深处有什么?看得见的天体,看不见的尘埃,想象中的暗物质等等。
从2019年开始,天文学家的观测名单上,又多了一样此前从未发现过的东西——奇怪射电圈。
它有多奇怪呢?一般的光学望远镜还有X射线望远镜是完全看不到的。只有在特定的射电波段上,天文学家才看到了这一奇异的身影。
上帝吐出来的烟圈真大
光学望远镜,可以看作是人类眼睛的延伸,只不过这么多年来,它起先并没有帮助天文学家发现奇怪射电圈,在认知上,哪怕是最聪明的科学家此前也不知道有这种东西存在。
直到部署在世界各地的射电望远镜列阵越来越多,这些不知疲倦的高精尖仪器,才捕捉到了人类肉眼看不见的东西。
仪器其实在2013年的时候就捕捉到了,可惜当时的天文学家根本没有注意到。而且哪怕过了6年首次发现了这一奇异的天文现象,所用的射电望远镜列阵也不是原来的。
ASKAP,位于澳大利亚的一组射电望远镜列阵,由这一仪器捕捉到后,天文学家才分析确认了奇怪射电圈的存在。
虽然是第一次发现,但相关的研究人员很快就意识到,假设这个圈一直存在的话,过去类似的射电望远镜列阵,也应该捕捉到过它的身影才对。
于是天文学家赶紧在世界各地倒查,这才发现了2013年首次拍摄到的奇怪射电圈。2013年的拍摄,是位于印度的巨米波射电望远镜捕捉的,天文学家翻找了此前的档案数据,才从其中找到了它的身影。
不死心的天文学家,继续对各个数据库进行查证,果然在2021年时,果然从ASKAP的数据库里,又发现了另外的奇怪射电圈。
到2022年,位于南非的MeerKAT射电望远镜,也拍摄到了奇怪射电圈。这一次不是从以往的数据中倒查出来的,更高分辨率的望远镜,给天文学家提供了更清晰的图像。
经过进一步的研究和分析,奇怪射电圈的身影,这才算是逐渐露出了真容。以肉眼的角度去理解,这一奇怪的圈很大,其圆形的身姿,让不少天文学家联想到了肥皂泡。不过整体看起来,又像是某个吸烟人吐出来的烟圈。
只不过这“烟圈”太大了,以2022年新拍摄到的奇怪射电圈为例,天文学家计算出它的直径达到了100万光年左右,在大的射电圈内,还套着一系列的小圈。
相比之下,银河系的直径只有10万光年左右,这一比星系都要大上10倍的圈子,或许只有上帝才能制造出来。
问题是显而易见的,这圈子究竟是什么呢?该怎么去定义和分类它,是什么物质构成的。对于天文学家来说,解释它又成为下一阶段主要的工作之一。
围绕奇怪射电圈的三种假说
天文学家相信,新的科学研究已经开启,而解释它的身世,自然不能凭空想象,要依照现有的天文学理论才能展开。
于是第一种假说应运而生,一些天文学家认为,该奇怪射电圈既然只能被射电波段捕捉,说明它有形无质,是类似于冲击波一类的东西。
具体来说,在宇宙中奇怪射电圈不能独立存在,是依附于其他天体而形成的一种结构。如果是这样的话,以奇怪射电圈庞大的身躯,比它依附的天体还要更庞大才行。
而宇宙中身躯庞大的天体结构,只有星系或者黑洞。一些天文学家推测,在奇怪射电圈的中心区域,存在着一个身躯庞大的星系。
星系的中央区域是超大质量的黑洞,因为黑洞在不断吸收和吞噬周围的物质,整个过程也在不断向外喷射高速喷流。
这些高速喷流也在不断向四周围扩散,过程中又会碰撞到星系内不同的恒星系统,于是经过一路扩大和撞击,最终就形成了在射电波段上能够观测到的巨型圈状结构。
按照这一假说,奇怪射电圈就像是一种震荡波。好比向平静的湖水中投入一块巨石,溅起浪花的同时,整个湖水由内向外也产生了一圈圈的涟漪。
另外一种假说是,不是跟超大质量黑洞有关,而是跟星系核的活动有关。这一假说只是改变了奇怪射电圈的生成主体,其生成机理并没有变化,还是因为中心区域的剧烈活动,才形成了这一圈庞大的“涟漪”。
最后一种假说,则是围绕星系中央新的恒星爆发而展开的。有天文学家推测,这是新的恒星在大规模爆发生成的过程中,剧烈活动中产生的一种现象。
这一假说的依据是,天文学家在分析奇怪射电圈时,发现它并不会产生其他波长的光,这一奇怪的特点原本让天文学家相当疑惑。
等后来在分析新发现的一个奇怪射电圈时,天文学家居然检测到了氧原子发出的荧光。在宇宙深处,当一颗恒星刚爆发诞生,它产生的紫外线会电离附近的气体,如果气体中含有氧时,就会产生荧光。
所以在天文学界,利用荧光的这种特点,天文学家经常通过检测它的规模来倒推恒星形成的数量。而在新发现的奇怪射电圈里也发现了荧光,而且它的规模还相当的大,产生的荧光信号几乎涵盖了整个星系,而且亮度又比常规的情况高出了10倍。
这就意味着,在奇怪射电圈所处的中心区域,应该发生了疾风骤雨般的恒星诞生过程。而且,这种恒星还是超大质量的恒星,它因为剧烈的燃烧使得寿命相对短暂。
于是一个有趣的现象就发生了,在超大质量恒星诞生时,其剧烈的活动引发了连续的冲击波。等到恒星生命结束,又发生了一次超新星爆炸。
前者形成的冲击波还没有远去,新产生的冲击波又接踵而至,从人类的尺度去衡量,前后的爆炸间隔时间很长,但从宇宙的尺度看,前后的剧烈活动类似于连续的爆炸。
连续的爆炸产生了强烈的星风,猛烈的风又持续撞击星系外的气体,进而产生的冲击波就有了连续性。在这个过程中,其加速辐射最终让人类观测到了奇怪的射电圈。
而且,前后两次的冲击波,会电离更多的氧原子,最终荧光信号就会显得异常强烈。
上述三种假说,天文学家在分析的时候,都使用了计算机对可能的各种情况都进行了模拟。虽然每个假说所产生的结果都合理,但最终是什么引起的,天文学家还是没有更确切的结论。
唯一能确定的,这就是某种天体剧烈活动而产生的情况。只不过从2019年发现至今,天文学家观测到的奇怪射电圈还相当有限,因此在研究和统计上面,现在还无法得出更多确切的结论。
目前发现的“涟漪”都有哪些
发现晚,数量也相当有限,有几个还不是发现,而是通过整理以往的数据发现的。这几年天文学家一直把目光聚焦到了深空,希望能再有什么新的发现。
但除了观测到的,从数据堆里挖出来的,目前能够明确的奇怪射电圈数量只有5个,编号J2103-6200和J0102-2450是其中的两个。
信号微弱,扩展的范围却又很大,天文学家推测,直径超过100万光年的射电圈,达到如此大的范围,至少也要经过10亿年左右的演变才能完成。
不过从有限的数量中,天文学家也发现了一些规律。至少3个奇怪射电圈的内部,其中心区域可能的星系都是椭圆形的。天文学家认为这不是巧合,但其中又蕴含着什么目前不得而知。
有意思的是,目前所发现的奇怪射电圈,距离地球都在几十亿光年外。于是有人就推测,宇宙的其他区域,是不是也存在这种射电圈,如果这些圈在宇宙内是普遍现象的话,那就意味着射电圈到处存在。
包括我们所处在的银河系,在它更大范围的外围区域,是不是也存在着这样一个大的圈圈呢。如果真存在的话,因为我们深处银河系其中,自然是看不到它了。哪怕未来的射电望远镜有幸捕捉到了什么,看到的肯定也不是全貌,只是圈的一部分。
又或者,目前天文学界已经发现了银河系周围的圈,只是因为看不到其全貌,就把它误认为是别的其他结构了。
新的发现又有哪些
围绕奇怪射电圈,2024年1月的《自然》上又发表了一篇新的研究成果。这项由加州大学科学家推动的研究发现,奇怪射电圈中间的星系,其中的电离气体延伸超过了130光年。
这些电离气体跟紫外线电离氧原子有关,其产生荧光发生的物理范围直径在130光年左右,这比此前天文学家预期的要大。
一圈圈的涟漪,由流出的星风形成,能够驱动其产生涟漪的冲击波,其产生的风速每秒可以达到2000公里。
至少在一部分天文学家看来,黑洞的剧烈活动不是形成奇怪射电圈的原因,真正的因素是星暴星系后期发展所导致的。
换言之,上面提到的三种假说中,一些天文学家趋向于相信,是恒星的剧烈活动导致的这一现象。
结语
上述是2024开年最新的研究发现,未来随着奇怪射电圈的进一步发现,新的研究成果还会更多的。究竟哪一种才是真正形成的原因,先找到更多的射电圈才是更重要的。
根据之前公开的资料显示,世界各地的天文望远镜,其每天产生的观测数据是海量的。根据此前的发现情况,或许在一些已经被存档的数据中,还有之前的观测发现,只不过数据过于庞大,有的可能就被淹没了。
当然,天文学家未来更寄希望于,通过直接观测而发现,不再是去翻找过去的数据。那是否会有新的发现,就看接下来的观测情况了。
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