射電天文學家可以看到肉眼看不到的東西。當我們用記錄無線電信號而不是光的望遠鏡研究天空時,我們最終會看到很多圓圈。
最新一代射電望遠鏡 - 包括澳大利亞平方公里陣列探路者(詢問)和梅爾卡特南非的一架望遠鏡——正在揭示以前從未見過的極其微弱的宇宙物體。
在天文學中,表面亮度是一種衡量物體可見程度的指標。 MeerKAT 和 ASKAP 的非凡靈敏度現在正在向射電天文學家揭示一個新的“低表面亮度宇宙”。
它由以前從未見過的微弱無線電源組成,每個無線電源都有自己獨特的物理特性。
這裡介紹的許多 ASKAP 結果都是通過其主要觀測計劃之一(稱為 EMU)獲得的(宇宙演化圖)。
EMU 正在以前所未有的靈敏度繪製整個南半球天空的地圖,並將提供迄今為止最詳細的南半球天空地圖——這是一本壯觀的新無線電地圖集,將在未來幾十年內使用。
EMU 的全半球覆蓋範圍與 ASKAP 的卓越靈敏度(尤其是在銀河系內)相結合,是最近取得如此多發現的原因。
這就是他們教我們的。
不穩定的恆星
幽靈戒指基克洛斯(來自希臘語 κύκλος,圓或環)和天體 WR16 都顯示了被稱為沃爾夫-拉葉星的稀有和不尋常的天體的環境。
當大恒星接近耗盡燃料時,它們會變得不穩定,進入恆星生命週期的最後階段之一,成為沃爾夫-拉葉星。它們開始湧動和脈動,脫落外層,在恆星周圍形成明亮的星雲結構。
在這些天體中,先前的物質外流清除了恆星周圍的空間,使得當前的爆發能夠向各個方向對稱擴展。這個恆星碎屑球體顯示為一個圓圈。
爆炸的星星
黃貂魚 1,在秘魯,仍然和獨輪車是超新星遺跡。當一顆大恒星最終耗盡燃料時,它就無法再承受重力的擠壓。向內墜落的物質會引起最後一次爆炸,這些劇烈的恆星死亡的殘餘物被稱為超新星。
它們不斷膨脹的衝擊波將物質掃成一個不斷膨脹的球體,形成美麗的圓形特徵。
隨著時間的推移,超新星遺跡會因其環境而變形。如果爆炸的一側撞擊星際雲,我們會看到一個被壓扁的形狀。因此,在混亂的宇宙中出現一個近乎完美的圓是一個特殊的發現。
Teleios——因其近乎完美的圓形形狀而得名於希臘語 Τελεɩοσ(“完美”)——如下所示。這種獨特的物體從未在任何波長(包括可見光)下被發現,這證明了 ASKAP 發現新物體的令人難以置信的能力。
這個形狀表明 Teleios 相對來說沒有受到周圍環境的影響。這為我們提供了一個對最初的超新星爆炸進行推斷的機會,為了解宇宙中最活躍的事件之一提供了難得的見解。
在另一個極端,我們可以拿一個物體並發現它的一些全新的東西。雙門齒獸超新星遺跡如下所示。
這個遺跡是天空中最大的物體之一,看起來大約是天空中最大物體的六倍。因此得名:雙門齒獸,澳大利亞最著名的巨型動物群之一,一種生活在大約 25,000 年前的巨型袋熊。
ASKAP 的靈敏度已經揭示了該物體的全部範圍。這一發現引發了進一步的分析,揭示了該物體背後的更多歷史和物理原理。凌亂的內部結構可以看作是不斷膨脹的外殼的不同部分猛烈撞擊繁忙的星際環境。
宇宙之鏡
Lagotis 是另一個可以展示新的望遠鏡數據如何對以前發現的物體進行重新分類的物體。
反射星雲 VdB-80 以前曾在我們的銀河系平面內被發現過。我們看到的光是由附近的恆星發出的,然後被附近的氣體和塵埃雲反射。
然而,利用新可用的 ASKAP EMU 數據,我們能夠發現相關的電離氫雲(稱為 HII 區域,發音為“aitch Two”),其中恆星能量導致氣態物質失去電子。
這個HII區域被認為與反射星雲共存,共享相同的恆星中心,並且是由恆星推入分子云而產生的。這種運動類似於挖洞,因此該物體被命名為“Lagotis”兔, 澳大利亞大兔耳袋狸。
銀河系之外
ASKAP 和 MeerKAT 也照亮了銀河係以外的天體,例如“射電環”星系。當我們使用可見光觀察這個星系中的恆星時,我們會看到一個相當平坦的圓盤。
但在射電光下,我們看到了一個環。為什麼中間有一個洞?也許許多爆炸的超新星的合力將所有發射無線電的雲推出了中心。我們不確定——我們正在尋找更多的例子來測試我們的想法。
最後,LMC-ORC 是一個奇數無線電圈 (ORC),一個著名的來源不明的新物體。它們只能在無線電光下可見,也許是其中最神秘的。
下一代
MeerKAT 和 ASKAP 揭示了對低表面亮度宇宙的令人難以置信的見解。
然而,它們是前身平方公里陣列,這是一項國際合作努力,將提高射電天文學家的能力並揭示宇宙的更多獨特特徵。
低表面亮度宇宙呈現出許多奧秘。這些發現進一步推動了我們的理解。目前,使用 ASKAP 進行的 EMU 調查僅完成了 25%。
隨著這項調查的更多內容變得可用,我們將發現更多獨特和令人興奮的物體,既有天體物理學的新物體,也有先前已知物體的擴展。
致謝:西悉尼大學碩士研究生 Aaron Bradley 和 Zachary Smeaton 對本文做出了寶貴貢獻。
米羅斯拉夫·菲利波維奇, 教授,西悉尼大學;安德魯·霍普金斯,天文學教授,麥考瑞大學;盧克·巴恩斯,物理學高級講師,西悉尼大學, 和尼古拉斯·托希爾, 副教授,西悉尼大學









