貓鼬望遠鏡新發現將巨射電星系探索程序向前推進

兩個巨射電星系發現於貓鼬望遠鏡（紫金臺天文望遠鏡）。在背景中天空和可見光所見一致。紅色覆蓋物是巨射電星系放出的無線電，被貓鼬望遠鏡觀測到。（圖片來源：哈佛/羅茲/南非射電天文臺）

兩個巨射電星系已被南非具有權威性的貓鼬望遠鏡所觀測到，該望遠鏡位於卡魯地區，該國家南部的半乾旱地區。

射電星系之所以得名，是因為它們釋放出巨大的射電光束或“噴流”。這些發生在帶電原子和與位於星系中央特大質量黑洞的強磁場之間。

這些巨星系比宇宙中其他星系都更大，並且它們被認為是一些十分罕見的星系。雖然已知數百萬的射電星系存在，只有將近800個巨星系已被發現。這些星系的星族先前因為射電望遠鏡的侷限性與我們躲避開。但是貓鼬望遠鏡已允許全新的探索，因為它可以檢測出微弱、漫射光，而這些光先前是無法被其他天文望遠鏡檢測到的。

我們的發現被髮佈於皇家天文學會的每月一報上，這給天文學家有關於星系在整個宇宙歷史中如何發生改變和形成提供了更深的線索。它同時是一個去理解星系將如何繼續改變和形成的方式-並且甚至解決了如何得到射電星系的年齡的問題。

巨星系在新射電圖中被注意到，該射電圖由一個對遠星系的最前沿調查組發明。從事該工作的團隊包括來自世界各國的天文學家，例如南非、英國、義大利和澳大利亞。

被稱為國際千兆赫級銀河系外探索（MIGHTEE）的組織調查，它包含由南非頗有影響力的貓鼬射電望遠鏡獲取的資料。貓鼬望遠鏡包括64種觸鬚和天線，且開始收集早至2018年的科學資料。它最終將會成為平方公里陣列射電望遠鏡中的一個組成部分。平方公里陣列射電望遠鏡是政府間的射電望遠鏡專案，由澳大利亞、南非做主導。

我們目前討論的星系是數十億光年之外。紫金山天文臺（MIGHTEE）地圖上巨大的噴流和光錐的發現允許我們自信地將其識別為巨射電星系。

他們的發現預示著一條更加清晰理解星系路的革新路正開始出現。龐大數量的微弱、延長很大的巨射電星系將會出現成為誘人的事實。這或許幫助我們理解射電星系變得足夠大和可對它們所處星系造成巨大破壞的浩劫超大質量黑洞。

一些新訊息

許多星系中央有超大質量黑洞。當大量恆星之間的氣體開始出現且向黑洞墜落，黑洞變得“活躍”：大量能量從星系的這個區域被釋放。

在一些活躍的星系，帶電微粒和黑洞周圍的強磁場區域相互作用並且釋放強光線，或者“噴流”，或者射電光線。這些被稱作所謂“射電星系”的射電噴流比星系本身體積大數倍並且可以向星系際空間延長千里。考慮它們像一股來自鯨魚噴水孔的水流，一個延長為尾部的雲霧狀羽狀物的細圓柱。

在四倍圓月橫截面積大小的天空範圍中發現了那些巨射電星系。在我們近期對於天空中巨射電星系的密度的瞭解情況的基礎上，在此區域該範圍內，發現它們中的兩個的可能性極其之小——只有0。0003%。所以，或許這些巨射電星系實際比我們先前思考的更加具有普遍性，因為它們發出光束或前邊提及的光的噴流。

這些並非天文學家迄今已發現的第一個射電星系。許多成千上百的星系已經被識別出來。但比起體積上具有700千秒差距的星系或是大約22倍大的銀河，只有將近800個星系可發出更大的射電噴流。這些巨大的系統被真實地稱作“巨射電星系”。

我們的新發現跨度超過了兩兆秒差距：將近650萬光年或者銀河62倍長。雖然它們比其他同樣體積的星系觀察起來更微弱。距離讓它們更難以被觀察到。

線索

我們推測應該會有更多與此相同的星系出現，因為在星系的一生中我們思考星系的方式應該回不斷髮展和改變。且希望這個發現可以幫助我們解決一個問題：巨射電星系壽命多長以及它們是如何變得如此巨大？

現在，望遠鏡科技讓測試這些問題和其他學說成為可能性。貓鼬望遠鏡是世界上同一型別望遠鏡中最好的一個，因為它擁有對微弱和擴散無線光前所未有的感光度。這個能力讓它為我們檢測出巨射電星系成為可能性。我們可以看到之前從未觀察和注意到的特徵，例如來自中心星系放出的大範圍射電噴流，以及噴流尾部的雲狀光錐。

事實上，只有很少一部分星系是巨大的，並且這些巨星系通常是一種傳說。被普遍認同的是，這些巨星系是最老的射電星系，它們已經出現了足夠久（數千萬年）以至於它們的射電噴流能夠向外擴散至這樣巨大的範圍。如果這是真相，那麼更多的巨射電星系應該會比已知的更多。並且因為射電噴流可以影響它們的主星系的恆星形成，所以這是一件很重要的事情。關鍵在於它們也會透過放出所有氣體“殺死”它們的星系並且保護新恆星的形成。

紫金山天文臺觀測持續進行中，並且我們希望隨著巨星系的發展，可以發現更多。我們也期待透過平方公里陣列天文望遠鏡發現更多巨星系：橫貫大陸建設的望遠鏡起於南非和澳大利亞，計劃從2021年開始，於2027年竣工。科學試運營觀測將會最早在2023年開始。

平方公里陣列同時被期待去發現更大數量的射電星系，它革新了我們對星系進化的理解。

BY：Jacinta Delhaize

FY：哈吾兒

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