天文学家发现了 15 个新的巨型射电星系——宇宙中最大的单个天体

摘要：天文学家在澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）望远镜的“雕塑家场”视图中发现了 15 个新的巨型射电星系。这是一件大事，因为巨型射电星系是已知宇宙中最大的单个天体，每个星系的宽度都超过 230 万光年。这些新例子的大小从 370 万光年到惊人的 124

天文学家在澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）望远镜的“雕塑家场”视图中发现了 15 个新的巨型射电星系。这是一件大事，因为巨型射电星系是已知宇宙中最大的单个天体，每个星系的宽度都超过 230 万光年。

这些新例子的大小从 370 万光年到惊人的 1240 万光年不等。就上下文而言，银河系大约有 105,700 光年宽。这意味着我们的星系可以容纳这些新的巨型射电星系中最大的一个，命名为 ASKAP J0107-2347，超过 117 次。

ASKAP J0107-2347 位于大约 15 亿光年之外，也很引人注目，因为它有两组射电波瓣，一组在另一组内。内裂片明亮而短，而外裂片淡而细长。这种嵌套的玩偶状结构可能暗示了 Giant Radio Galaxies 是如何变得如此之大的。

“巨大的射电星系是宇宙中最大的单一天体。它们的大小与整个本星系群相似，其中包括银河系、仙女座星系和许多矮星系，“团队负责人兼西悉尼大学研究员 Baerbel Silvia Koribalski 告诉 Space.com。“我们想找出 Giant Radio Galaxies 是如何长得这么大的。”

Koribalski 解释说，通常情况下，巨型射电星系是一个巨大的椭圆星系，其中心有一个超大质量黑洞。当这些黑洞以周围的物质为食，形成一个称为活动银河核（AGN）的区域时，它们会以接近光速的速度喷出强大的物质射流。

所有大型星系都被认为在其中心都有超大质量黑洞，其中许多是喂养或“吸积”物质，因此在表现出喷流活动的同时位于 AGN 中。巨型射电星系的与众不同之处在于，它们的喷流伸展了 230 万到 1530 万光年，在这些喷流的激波前部在这些星系周围形成了巨大的双射电波发射瓣。

“有时这些超大质量黑洞正在进食，可以看到强大的射电射流从黑洞附近出现，”Koribalski 说。“其他时候，超大质量黑洞处于非活跃状态，因此我们看不到喷流，围绕喷流头部形成的裂片会慢慢消失。”

也就是说，研究人员补充说，除非射流和叶子重新通电。星系之间的合并被认为在重新启动超大质量黑洞活动中发挥作用，从而为特斯喷流充电并产生第二组更亮的内瓣。

一架喷流从 AGN 中心的超大质量黑洞中喷发（图片来源：Robert Lea（使用 Canva 创建））

为了研究这种现象以及无线电波瓣衰落，Koribalski 解释说，需要做三件事：高灵敏度、良好的角分辨率和相对较低的观测频率。ASKAP 是一个直径 6 公里的射电干涉仪阵列，由位于西澳大利亚州的 36 台望远镜组成，可提供高分辨率、宽视场的射电图像，因此非常适合这一要求。

“因为 ASKAP 配备了新颖的宽场接收器，即看起来像棋盘的棋盘相控阵馈电，我们可以进行巨大的天空巡天，”Koribalski 说。“在每次观测中，我们看到的区域为 30 平方度，而以前的射电干涉仪只能看到大约 1 平方度。所以，ASKAP制作的每张图片都是一个宝库！

Koribalski 在这项研究中使用的 ASKAP 数据以位于大约 800 万光年外的星暴星系 NGC 253 或“雕塑家星系”为中心，创造了迄今为止最深的 ASKAP 场，即雕塑家场。

“在检查这个深 ASKAP 场时，我发现了数量不寻常的巨型射电星系，不仅在物理上非常大，而且在角大小方面也很大，”科里巴尔斯基说。“后者与景深一起，使得可以非常详细地研究这些巨型射电星系，特别是它们的形态、对称性和年龄。”

“回到巨型射电星系是如何长得这么大的问题上来的？似乎除非有什么东西阻碍了叶的扩张，否则它们会继续生长、膨胀和消退，“Koribalski 说。“因此，在许多情况下，我们检测到了旧的外部射电波瓣以及一组新的年轻的电波瓣和喷流，这些射流是在超大质量黑洞活动重新开始时产生的。这使我们能够研究 AGN 开启和关闭的时间尺度。

至于这些截止期的原因，科里巴尔斯基补充说，射电波瓣是在星系团中创建的。这意味着所谓的“星团天气”，即星系团中星系之间发生的动态相互作用，可以在塑造射电星系、阻止其膨胀或创造像广角射电尾巴、水母尾巴或螺旋星系中看到的合并尾巴这样的结构中发挥重要作用。

ASKAP数据可能有助于了解巨型射电星系的增长情况，因为这些巨大星系的旧裂片是如此之大、弥散和微弱，以至于它们在浅层巡天中通常无法探测到，而ASKAP巡天则足够深，可以看到这些较暗的结构。