宇宙中到處都是星系團(tuán)，它們是聚集在宇宙網(wǎng)交匯之處的巨大結(jié)構(gòu)。一個星系團(tuán)可以橫跨數(shù)百萬光年，由成千上萬個星系組成。

然而，這些星系只占一個星系團(tuán)總質(zhì)量的百分之幾。大約 80% 的質(zhì)量來自暗物質(zhì)，其余的則是熾熱的等離子體 " 湯 "，也就是氣體被加熱到了 10000000 ℃以上，和弱磁場交織在一起。

近日，一組國際團(tuán)隊在名為艾貝爾 3266的高度動態(tài)的星系團(tuán)中，發(fā)現(xiàn)了一系列鮮有機(jī)會被觀測到的射電天體，包括一處射電遺跡、一個射電暈和化石射電輻射。但它們與此類天體的起源及其特征的現(xiàn)有理論并不相符。新的研究已發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上。

遺跡、光環(huán)和化石

星系團(tuán)讓我們能夠在實(shí)驗室里無法重現(xiàn)的環(huán)境中研究各種各樣的過程，包括磁學(xué)和等離子體物理。當(dāng)星系團(tuán)相互碰撞時，大量能量被注入熱等離子體的粒子中，產(chǎn)生了射電輻射。而這種輻射具有各種不同的形狀和規(guī)模。

射電遺跡就是其中一個例子。它們是弧形的，位于星系團(tuán)的外圍，由穿越等離子體的沖擊波提供能量，沖擊波導(dǎo)致了密度或壓力的躍升，并讓粒子獲得能量。

射電暈則是位于星系團(tuán)中心的不規(guī)則源。它們由熱等離子體中的湍流供能，從而帶給粒子能量。我們知道，射電暈和射電遺跡都是由星系團(tuán)之間的碰撞產(chǎn)生的，但它們的許多微妙的細(xì)節(jié)仍然難以捉摸。

" 化石 " 射電源其實(shí)是位于射電星系中心超大質(zhì)量黑洞死亡后留下的射電殘余。當(dāng)它們在活動時，黑洞會向星系之外的地方噴射巨大的等離子體噴流。當(dāng)它們的燃料耗盡并 " 關(guān)閉 " 時，這些噴射便開始消散。這些殘余就是探測到的射電化石。

艾貝爾 3266

在這項新研究中，團(tuán)隊介紹了對艾貝爾 3266 星系團(tuán)的極詳細(xì)研究。

這是一個格外活躍且混亂的碰撞系統(tǒng)，位于約 8 億光年之外。按理來說，它應(yīng)該包含著射電遺跡和射電暈，因為它包含著所有相關(guān)特征，但先前天文 ‍‍‍ 學(xué)家一直沒有探測到。

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研究人

員先后利用默奇森大視場射電陣、澳大利亞千米平方陣探路者

（ASKAP）

射電望遠(yuǎn)鏡和澳大利亞

望遠(yuǎn)鏡緊湊型陣列（ATCA）進(jìn)行了詳細(xì)觀察和分析。‍‍‍

艾貝爾 3266。（圖／Christopher Riseley）

這些數(shù)據(jù)描繪出了一幅復(fù)雜的圖景。在艾貝爾 3266 的圖片中，黃色顯示了活躍的能量輸入的特征。藍(lán)色的霧氣則代表熱等離子體，在 X 射線波長下被捕獲。

更紅的顏色顯示了只有在更低頻率下才能看到的特征。這意味著，這些天體比較老，能量比較少。要么它們隨著時間的推移失去了大量的能量，要么它們一開始就沒有多少能量。

靠近圖片底部的紅色部分可以看到射電遺跡，它的凹陷形狀也不同尋常，因此贏得了" 錯路 " 遺跡的響亮綽號。

艾貝爾 3266 中的 " 錯路 " 遺跡，圖中黃色、橙色和紅色代表了射電亮度。（圖／Christopher Riseley）

而相關(guān)數(shù)據(jù)揭示出了遺跡中前所未見的特殊特征。總的來說，這些數(shù)據(jù)顛覆了原先人們對遺跡如何產(chǎn)生的理解，但研究人員仍在努力破譯這些射電天體背后的復(fù)雜物理學(xué)。

一個超大質(zhì)量黑洞的古老遺跡

在圖片右上方，還能看到一個射電化石，它呈現(xiàn)出非常淺的紅色，這說明它很古老。研究人員認(rèn)為，這個射電輻射最初來自圖片左下方的星系，而它的中心黑洞早已 " 關(guān)閉 "。

艾貝爾 3266 中的射電化石，紅色和輪廓線描述的是 ASKAP 測量的射電亮度，藍(lán)色顯示的是熱等離子體。青色的箭頭指向天文學(xué)家認(rèn)為曾為化石提供能量的星系。（圖／Christopher Riseley）

然而，即使是最好的物理模型也無法適配這些數(shù)據(jù)。這說明我們對這些天體演化的理解仍然存在著很大的差距。這也是團(tuán)隊正在努力的目標(biāo)。

最后，團(tuán)隊使用了一種更巧妙的算法，對圖像散焦，從而尋找在高分辨率下看不到的非常微弱的輻射。他們也首次在艾貝爾 3266 中發(fā)現(xiàn)了一個射電暈。

艾貝爾 3266 中的射電暈，和上圖類似，紅色和輪廓線描述的是 ASKAP 測量的射電亮度，藍(lán)色顯示的是熱等離子體。青色的虛線標(biāo)出了射電暈的外部邊界。（圖／Christopher Riseley）

科學(xué)家相信，這是了解艾貝爾 3266 的起點(diǎn)。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量詳細(xì)的信息，但是這項研究也提出了更多問題。