横跨星系的ORCs，是恒星从摇篮到坟墓的见证者吗？

巨大的“宇宙兽人”——环绕整个星系的神秘无线电圈，或许即将被解开。

（图解：ORCs是迄今为止发现的第一个“奇怪的无线电圈”，它是一系列奇特天体中的一个，这些天体可以环绕整个星系并跨越数百光年。（图片来源：Jayanne English/马尼托亚大学）

科学家们最终可能解开了宇宙ORCs之谜。ORCs的正式名称是“奇怪的无线电圈”，它如此巨大，宽度是银河系的十倍，足以囊括整个星系。

天文学家首次表明超新星爆发产生的风是巨大和怪异的“奇怪无线电圈”的原因。

这是由加州大学圣迭戈分校天文学和天体物理学教授阿里森·科伊尔（Alison 科尔l）领导的天文学团队指出，恒星（或称超新星）爆炸时发出的强大风是造成巨大气体壳的原因，这些气体壳在无线电波中被看作是ORCs。这项研究成果于周三（1月8日）在新奥尔良举行的天文学会第243届会议上公布。

ORCs是澳大利亚平方公里探路者（ASKAP）在2019年首次发现的，它代表了天文学家从未见过的真正令人费解的东西。科尔和她的团队利用位于夏威夷岛莫纳凯亚（Maunakea）活火山的W.M.凯克天文台（W.M. Keck Observatory）的积分场摄谱仪观测了射电圈ORCs，发现其中有高度压缩的气体和恒星，其年龄大致为60亿年。该团队人员认为这些射电圈可能是同一星系多颗恒星近乎同时爆炸时产生的。

宇宙ORCs是否讲述了恒星从摇篮到坟墓的故事？

当大质量恒星走到生命尽头并发生超新星爆炸时，大量的恒星物质会以强风的形式吹向周围的星系。科尔以及她的同事认为，如果有足够多的超新星爆炸发生在大致相同的时间以及同一空间区域内，产生的强风的速度可以达到每小时450万英里，大约是手枪子弹射出速度的5000倍。那么问题来了，什么样的星系会有那么多恒星同时爆炸呢？

（图解：可能由巨大恒星形成时爆发产生的有害射电圈插图（图片来源：澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）））

这些情况可能发生在经历过密集恒星形成的星系中，天文学家称之为“星爆”星系。科尔在一份声明中说过：“这些星系非常有趣。当两个大星系发生碰撞时，它们会出现并将所有气体推入一个非常小的区域，从而导致恒星形成强烈的爆炸。”

在这种由合并引发的恒星快速形成过程中造就的大质量恒星，以同样快的速度燃尽核聚变燃料，随后在超新星爆炸中爆发，并在相似的时间以外流风的形式排出气体。

（图解：星爆星系中超新星引发的风的模拟图（图片来源：Cassandra Lochhaas / 太空望远镜科学研究所））

当这些风从星爆星系中向外撕裂时，它们会撞击星系周围运动较慢的气体。这些相互作用产生的冲击波会产生ORCs，ORCs可以扩散数十万光年。银河系宽约98000光年，一光年是光在一年中传播的距离，约为6万亿英里（9.7万亿公里）。

揭开宇宙ORCs之谜。

在这由星爆星系驱动的超新星风理论提出之前，科学家们提出了几种创造机制解释ORCs。其中包括两个黑洞的合并，以及在标志着恒星生命终结的超新星爆炸过程中行星星云的产生。但是，ORCs只在无线电波中出现过，这些数据不足以区分可能的创世模型。

科尔和她的团队怀疑ORCs可能是他们一直在研究的星爆星系后期的结果，于是开始用W.M.凯克天文台的积分场光谱仪研究ORCs，这是发现的第一个从北半球可以看到的射电外壳的例子。这向他们揭示了大量明亮、高度压缩的气体。

研究小组利用无线电波数据和光学观测数据继续进行探测工作，发现ORCs内的恒星大约有60亿年的历史，这意味着在这个射电圈的中心发生过一次强烈的恒星形成爆发，爆发过程大约在10亿年前结束。

随后，研究小组转而使用由研究合著者、哈佛大学和史密森天体物理学中心银河系专家卡桑德拉-洛哈斯（Cassandra Lochhaas）开发的计算机模型来进行进一步的研究。通过模拟，研究小组得以观察ORCs在7.5亿年内的发展过程，这相比于原先估计的10亿年存在时间短了很多。同时他们模拟复制了ORCs的大小和性质，并考虑到其中心星系中的大量休克气体，结果显示银河系风向外流动了大约2亿年。

即使这些风停止了，它们发起的冲击波仍在向前推进，将炽热的气体喷出银河系，形成环绕银河系的射电环，同时也使冷却的气体落回银河系。

科尔说过：“要做到这一点，你需要一个高质量的流出率，这意味着它能快速地喷射出大量物质。星系外的周围砌体必须是低密度的；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。我真的认为这表明ORCs源自某种外流星系风”。

ORCs这样很可能是外流星系风的结果，这一发现意味着这些射电圈可以被用作研究这些强大的风的替代物，并回答了涉及星系演化的重要问题。

科尔说：“ORCs为我们提供了一种通过无线电数据和光谱‘看到’风的方法。这可以帮助我们确定这些极端外流星系风的常见程度以及风的生命周期。它们还能帮助我们进一步了解星系的演化：是否所有大质量星系都会经历ORCs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ORCs中学到很多东西。”

除了在新奥尔良举行的天文学会会议上发表论文外，该团队的研究成果还详细刊登在1月8日出版的《自然》杂志上。

BY: Robert Lea

FY: Amor

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来源: 天文在线