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发现可能永远不会长大的「彼得潘」电波星系

(2017-03-09 20:45:59)
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杂谈

  荷兰电波天文研究所(Netherlands Institute for Radio Astronomy,ASTRON)Joseph Callingham等人利用位在澳洲内地的西澳洲市(Western Australian)的默奇森广角电波干涉阵列(Murchison Wide-field Array,MWA)进行电波星系巡天计画(GaLactic and Extragalactic All-sky MWA,GLEAM),结果让已知的年轻且致密的电波星系数量翻倍。这项新发现将可帮助天文学家了解这些电波源的大小和年龄之间的关系,以及这类电波星系的特性,特别是能进一步厘清为何年轻的电波星系数量会远高于老电波星系。

  天文学家迄今尚不清楚电波星系如何演化。以往多半认为所有小型星系会逐步演化成大型星系。然而,根据最新巡天调查的结果,却发现相对于大型星系而言,小型星系的数量也太多了点,远超过演化成大型星系所需的数量;但这也意味着,应该会有许多小型星系始终没有长大。

  Callingham等人巡天观测研究了约9000个电波星系,确认其中的约1500个是致密星系(compact galaxy)。在这项巡天研究之前,已知的致密电波星系数量极为稀少。

  电波星系,顾名思义就是在电波波段非常明亮的星系。这种星系的核心通常有着非常活跃且质量高达数百万倍太阳质量的超大质量黑洞(super-massive black hole),因而得以释放大量电波辐射。这是因为气体和尘埃在落入黑洞的过程中,会释放大量的能量。这些能量汇聚成两道粒子喷流,从黑洞的南北两极以接近光速的速度向外飞奔而去。当喷流冲进星系里,两道喷流都会与星系里的气体交互作用,从而各自形成办状结构(lobe)或辐射热点(hot-spot of radiation)。

  根据一项理论模型:致密电波源应该很年轻,这是因为喷流还没有足够的时间远离星系中央的超大质量黑洞,所以辐射热点彼此靠得很近,让在远方的我们看起来就是致密辐射源。随着时间流逝,这些喷流会愈来愈深入星系内部,甚至穿过星系边境、抵达星系际空间;辐射热点彼此间的距离也会逐渐拉开,此时我们看到的就是比较弥散的双办辐射源结构。

  然而,Callingham等人发现的过量年轻致密电波星系现象,若从这个简单的理论模型来看,并无法解释:这些年轻致密电波星系为何没有成长演化为成熟的弥散电波星系?

  不过另一个理论模型辩驳:电波星系的年龄和观测到的大小之间的关连性,并不像原本认为的这样直接了当,因为致密辐射源或许是致密的,但这并不是因为它一定是年轻的,而是或许因为星系里的气体稠密得足以防止喷流冲得够远,导致它虽然年纪渐长,但却还是维持致密的状态。换言之,从这项研究显示:星系中心附近如果是稠密拥挤的环境,那么将会抑制星系成长。

  默奇森广角电波干涉阵列(MWA)由2000多个电波天线所组成,涵盖约2000平方公尺的区域,组成好像一个面积这么大的单一电波望远镜。MWA位在默奇森电波天文台(Murchison Radio Astronomy Observatory)里,是未来平方公里电波阵列(Square Kilometre Array,SKA)的澳洲设立处;在过去3年内,MWA已经搜寻过90%的南天星空。

资料来源:http://www.dunlap.utoronto.ca/new-survey-finds-peter-pan-radio-galaxies-that-may-never-grow-up/ 2017年3月8日,KLC


转自http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1642

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