我們的銀河系直徑大約是10萬光年。這是一個(gè)令人難以想象的尺度。
但想象一下,一個(gè)天體發(fā)出的噴流,其長度是銀河系直徑的50倍!這就是天文學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)的宇宙巨獸:超巨型射電類星體(Giant Radio Quasars)。
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兩例新發(fā)現(xiàn)的巨型射電類星體,它們各自橫跨數(shù)百萬光年。
圖源:Pal 等人
近日,印度天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用巨型米波射電望遠(yuǎn)鏡(GMRT),在一個(gè)射電類星體數(shù)據(jù)庫中,新發(fā)現(xiàn)了53個(gè)這種規(guī)模驚人的宇宙噴流結(jié)構(gòu)。
一、跨越數(shù)百萬光年的宇宙噴泉
噴流長度刷新認(rèn)知,這次發(fā)現(xiàn)的53個(gè)超巨型射電類星體,每一個(gè)都由一個(gè)位于星系核心的超大質(zhì)量黑洞提供動(dòng)力,它們噴射出的物質(zhì)噴流,延伸長度可達(dá):
驚人的720萬光年!
團(tuán)隊(duì)成員Souvik Manik震撼地表示:“這些射電噴流的大小,是20到50個(gè)銀河系并排的距離。”
發(fā)現(xiàn)者與工具
發(fā)現(xiàn)者:印度天文學(xué)家團(tuán)隊(duì),包括來自 Midnapore City College 等機(jī)構(gòu)的研究人員。
工具:位于印度浦那附近的巨型米波射電望遠(yuǎn)鏡(GMRT)。GMRT 強(qiáng)大的廣域覆蓋和高靈敏度,使其成為捕捉這些遙遠(yuǎn)、巨大射電結(jié)構(gòu)的理想工具。
數(shù)據(jù)來源:TIFR GMRT天空巡視(TGSS)所收集的數(shù)據(jù),該巡視覆蓋了地球上空約90%的天球。
二、黑洞的“暴飲暴食”與“噴射”
為什么這些噴流能長得如此巨大?這要從它們的核心,類星體(Quasar)說起。
類星體是一種極其強(qiáng)大的星系核心,由一個(gè)正在活躍進(jìn)食的超大質(zhì)量黑洞驅(qū)動(dòng)。
一、進(jìn)食:超大質(zhì)量黑洞周圍被大量的氣體和塵埃包圍,形成吸積盤。強(qiáng)大的潮汐力將物質(zhì)加熱,使其發(fā)出極強(qiáng)的輻射,覆蓋整個(gè)電磁波譜,使核心區(qū)域亮得驚人。
二、噴射:黑洞是“挑食”的。并非所有物質(zhì)都被吞噬。強(qiáng)大的磁場將高度電離的氣體(等離子體)引導(dǎo)至黑洞兩極,并加速到接近光速,以兩股強(qiáng)大的噴流形式噴射出去。
三、巨型結(jié)構(gòu):隨著時(shí)間推移,這些噴流向外擴(kuò)張,在距離核心數(shù)百萬光年之外擴(kuò)散成巨大的射電瓣(lobes),同時(shí)伴隨著強(qiáng)烈的射電波發(fā)射。
研究團(tuán)隊(duì)指出,這些巨大的射電噴流對(duì)于理解類星體演化的晚期階段,以及限制其射電瓣膨脹的星系際介質(zhì)(Intergalactic Medium)至關(guān)重要。
三、環(huán)境決定大小
在研究這些超巨型射電類星體時(shí),科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的趨勢(shì):
大約有14%的這些宇宙巨獸位于星系群、星系團(tuán)中,以及氣體、塵埃和暗物質(zhì)的宇宙絲狀結(jié)構(gòu)(Cosmic Filaments)附近。
Netai Bhukta(團(tuán)隊(duì)成員)表示:“環(huán)境似乎在塑造這些射電噴流的演化中起著主要作用。”
致密區(qū)域:在密度較高的區(qū)域,噴流可能會(huì)被周圍氣體減慢、彎曲或破壞。
稀疏區(qū)域:而在更空曠的區(qū)域,噴流則可以在星系際介質(zhì)中自由生長,形成我們今天看到的巨大尺度。
四、神秘的“不對(duì)稱”
科學(xué)家還注意到,這些噴流經(jīng)常出現(xiàn)長度或亮度不均勻的情況,這被稱為射電噴流不對(duì)稱性(radio jet asymmetry)。
研究人員Sushanta K. Mondal解釋道:“這種不對(duì)稱性告訴我們,這些噴流正在與不均勻的宇宙環(huán)境搏斗。一側(cè)可能正沖入密集的星系際氣體云,減緩了它的生長,而另一側(cè)則在稀薄的介質(zhì)中自由擴(kuò)張。”
五、新的宇宙學(xué)窗口
這項(xiàng)研究成果于11月13日發(fā)表在《美國天文學(xué)會(huì)天體物理學(xué)雜志增刊》(The Astrophysical Journal Supplement Series of the American Astronomical Society)上。
超巨型射電類星體的發(fā)現(xiàn),為我們提供了一個(gè)前所未有的窗口,去研究黑洞與星系際介質(zhì)之間的復(fù)雜交互。這些宇宙巨獸不僅是星系演化的產(chǎn)物,更是宇宙環(huán)境中密度與結(jié)構(gòu)的忠實(shí)記錄者。
參考
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/ae0b52
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