我们在一个遥远的星系团中发现了一些奇怪的无线电源。 他们让我们重新思考我们认为我们知道的事情

使用来自 ASKAP 和 ATCA(红色/橙色/黄色)、XMM-Newton(蓝色)和暗能量调查(背景图)的数据,在整个电磁光谱中看到的碰撞星团 Abell 3266。 图片来源:Christopher Riseley(博洛尼亚大学),作者提供

宇宙中到处都是星系团——巨大的结构堆积在宇宙网的交汇处。 一个星团可以跨越数百万光年,由数百甚至数千个星系组成。

然而,这些星系只占星团总质量的百分之几。 其中约80%是暗物质,其余是热等离子体“汤”:加热到1000万摄氏度以上的气体,与弱磁场交织。

我们和我们的国际同事团队已经在一个名为 Abell 3266 的特别动态的星系团中发现了一系列罕见的射电物体——射电遗迹、射电晕和化石射电发射。他们无视现有关于此类物体起源的理论以及他们的特点。

遗迹、光晕和化石

星系团使我们能够在我们无法在实验室中重现的环境中研究范围广泛的丰富过程——包括磁性和等离子体物理学。

当星团相互碰撞时,大量能量被注入热等离子体的粒子中,产生无线电发射。 这种发射有各种形状和大小。

“无线电遗物”是其中之一 example. 它们是弧形的,位于星团的外围,由穿过等离子体的冲击波提供动力,这会导致密度或压力的跳跃,并为粒子提供能量。 一个 example 地球上的冲击波是飞机突破音障时发生的音爆。

“无线电晕”是位于星团中心的不规则源。 它们由热等离子体中的湍流提供动力,为粒子提供能量。 我们知道光晕和遗迹都是由星系团之间的碰撞产生的——但它们的许多坚韧不拔的细节仍然难以捉摸。

然后是“化石”无线电源。 这些是射电星系中心超大质量黑洞死亡后留下的射电残留物。

当它们起作用时,黑洞会在银河系本身之外喷射出巨大的等离子体射流。 当它们耗尽燃料并关闭时,喷气机开始消散。 残余物是我们检测到的无线电化石。

阿贝尔 3266

我们的 新文章,发表在皇家天文学会月报上,对名为 Abell 3266 的星系团进行了非常详细的研究。

这是一个特别动态和混乱的碰撞系统,距离我们大约 8 亿光年。 它具有应该承载遗迹和光环的系统的所有特征——但直到最近才被发现。

跟进使用 默奇森宽场阵列 早些时候 今年,我们使用了来自 ASKAP 射电望远镜和 澳大利亚望远镜紧凑阵列 (ATCA) 更详细地查看 Abell 3266。

我们的数据描绘了一幅复杂的画面。 您可以在主图中看到这一点:黄色显示能量输入处于活动状态的特征。 蓝色雾霾代表以 X 射线波长捕获的热等离子体。

较红的颜色显示仅在较低频率下可见的特征。 这意味着这些物体更老,能量更少。 随着时间的流逝,他们要么失去了很多精力,要么一开始就没有太多精力。

无线电遗物在图像底部附近以红色显示(见下图放大)。 我们这里的数据揭示了以前从未在遗迹中看到的特殊特征。


此处显示 Abell 3266 中的“错误方式”遗物,黄色/橙色/红色代表无线电亮度。 图片来源:Christopher Riseley,使用来自 ASKAP、ATCA、XMM-Newton 和暗能量调查的数据

它的凹形也很不寻常,为它赢得了“错路”遗物的吸引人的绰号。 总的来说,我们的数据打破了我们对遗物是怎样产生的理解,我们仍在努力破译这些无线电物体背后的复杂物理学。

超大质量黑洞的古代遗迹

从图片右上角(以及下方)看到的无线电化石非常微弱且呈红色,表明它很古老。 我们相信这种无线电发射最初来自左下方的星系,其中心黑洞早已被关闭。

我们在一个遥远的星系团中发现了一些奇怪的无线电源。 他们让我们重新思考我们认为我们知道的事情。
此处显示了 Abell 3266 中的无线电化石,红色和轮廓描绘了 ASKAP 测量的无线电亮度,蓝色表示热等离子体。 青色箭头指向我们认为曾经为化石提供动力的星系。 图片来源:Christopher Riseley,使用来自 ASKAP、XMM-Newton 和暗能量调查的数据

我们最好的物理模型根本无法拟合数据。 这揭示了我们对这些来源怎样演变的理解上的空白——我们正在努力填补这些空白。

最后,我们使用一种巧妙的算法,将主图像散焦以寻找在高分辨率下不可见的非常微弱的发射,从而首次发现了 Abell 3266 中的无线电晕(见下文)。

我们在一个遥远的星系团中发现了一些奇怪的无线电源。 他们让我们重新思考我们认为我们知道的事情。
Abell 3266 中的无线电光晕在这里显示,红色和轮廓描绘了 ASKAP 测量的无线电亮度,蓝色显示热等离子体。 青色虚线曲线标志着射电晕的外部界限。 图片来源:Christopher Riseley,使用来自 ASKAP、XMM-Newton 和暗能量调查的数据

走向未来

这是了解 Abell 3266 之路的开始。我们发现了大量新的详细信息,但我们的研究提出了更多问题。

我们使用的望远镜正在为革命性的科学奠定基础 平方公里阵列 项目。 像我们这样的研究可以让天文学家找出我们不知道的东西——但你可以肯定我们会找到答案。