摘要：你可能不知道，但现在有一场巨大的宇宙狂欢派对正在我们头顶上很远很远的地方发生。参加派对的主要黑洞被称为超大质量黑洞。这些神秘天体的质量可能是太阳的几百万倍或十亿倍，而且密度如此之大，以至于它们扭曲了周围的时空。
科学家们发现了一个巨大的射电星系，其大小是银河系的 32 倍。他们给它起了个绰号“Inkathazo”或“麻烦”，因为该团队正在努力理解它背后的物理原理。
（图片来源： K.K.L Charlton （UCT）， MeerKAT， HSC， CARTA， IDIA， CC BY）
你可能不知道，但现在有一场巨大的宇宙狂欢派对正在我们头顶上很远很远的地方发生。参加派对的主要黑洞被称为超大质量黑洞。这些神秘天体的质量可能是太阳的几百万倍或十亿倍，而且密度如此之大，以至于它们扭曲了周围的时空。
据天文学家所知，所有星系的中心都隐藏着一个超大质量黑洞。在一些星系中，大量的星际气体围绕超大质量黑洞盘旋，并被拉出事件视界，基本上到达黑洞。这个过程会产生大量的摩擦和能量，这可能会导致我所说的“狂欢”——在电磁波谱中释放出许多不同颜色和频率的大量光。
在某些情况下，黑洞甚至会在星系际空间上喷出数百万光年的等离子体射流。等离子体气体非常热，它本质上是一团接近光速的电子汤。这些等离子体喷流在无线电频率下发光，因此可以用射电望远镜看到它们，并被恰当地命名为射电星系。在最近一集的天文学播客 The Cosmic Savannah 中，我将它们的外观比作从一团粘性粘性球（银河系）中伸出的两个荧光棒（等离子体射流）。天文学家假设，随着时间的推移，等离子体喷流不断向外膨胀，最终变得如此之大，以至于它们变成了巨大的射电星系。
科学界已知数以百万计的正常大小的射电星系。但到 2020 年，只发现了大约 800 个巨型射电星系，距离它们最初被发现已经过去了近 50 年。他们被认为是罕见的。然而，包括南非的 MeerKAT 在内的新一代射电望远镜已经颠覆了这一想法：在过去五年中，已经发现了大约 11,000 颗巨行星。
MeerKAT 最新的巨型射电星系发现非同寻常。这个宇宙巨星的等离子体喷流从头到尾跨越 330 万光年，是银河系大小的 32 倍多。我是发现这一发现的首席研究人员之一。我们给它起了个绰号叫 Inkathazo，在南非的科萨语和祖鲁语中是“麻烦”的意思。那是因为要理解 Inkathazo 背后的物理原理有点麻烦。
这一发现为我们提供了一个研究巨型射电星系的独特机会。这些发现对现有模型提出了挑战，并表明我们还不了解这些极端星系中复杂的等离子体物理学。
MeerKAT 望远镜位于南非的 Karoo 地区，由 64 个射电天线组成，由南非射电天文台运营和管理。它是平方公里阵列的前身，当它在 2028 年左右开始科学作时，它将成为世界上最大的望远镜。
自 2018 年首次投入使用以来，MeerKAT 在发现南方天空的一些隐藏宝藏方面已经发挥了关键作用。
这是我和我的合作者在赤道附近一块相对较小的天空中发现的第三个巨大的射电星系，大约有五个满月那么大，天文学家称之为“COSMOS 场”。我们在有史以来最先进的遥远星系巡天的早期阶段将 MeerKAT 指向 COSMOS：国际千兆赫兹分层星系外探测 （MIGHTEE）。
MIGHTEE 团队是来自世界各地的天文学家合作的团队，我和我于 2021 年首次在 COSMOS 中发表了另外两个巨型射电星系的发现。
我们最近在我自己的 MeerKAT 对 COSMOS 的后续观察以及完整的 MIGHTEE 调查中发现了 Inkatazo。
然而，Inkathazo 在几个方面与它的宇宙伴侣不同。它不具有与许多其他巨型射电星系相同的特征。例如，等离子体射流的形状不寻常。其中一个喷嘴不是从头到尾笔直延伸，而是弯曲的。
此外，Inkathazo 生活在星系团的正中心，而不是相对孤立，这应该使等离子体喷流难以生长到如此巨大的尺寸。它位于一个星系团中，这引发了人们对环境相互作用在这些巨型星系的形成和演化中的作用的疑问。
（图片来源： KKL 查尔顿 （UCT）， 猫鼬KAT， HSC， CARTA， IDIA.， CC BY)
MeerKAT 的卓越能力正在帮助我们解开这个宇宙难题。我们为巨型射电星系制作了一些有史以来分辨率最高的光谱图。这些图谱追踪了银河系不同部分的等离子体年龄，提供了有关工作物理过程的线索。
结果揭示了 Inkathazo 喷流中有趣的复杂性。等离子体射流中的一些电子会得到意想不到的能量提升。我们认为，当喷流与星系团中星系之间空隙中的热气体碰撞时，可能会发生这种情况。这为我们提供了关于宇宙的这些极端部分可能发生什么样的等离子体物理学的提示，而这些物理学是我们以前没有预测到的。
我们通过将 MeerKAT 指向一块天空来揭开三个巨大的射电星系的面纱，这一事实表明，这些宇宙庞然大物的巨大宝库可能正等待在南方的天空中被发现。这台望远镜非常强大，是进行此类研究的理想地点，因此它非常适合在未来几年发现和更多地了解巨大的射电星系。
开普敦大学 （University of Cape Town） 的硕士生凯瑟琳·查尔顿 （Kathleen Charlton） 是本文所依据的研究的主要作者。
来源：科学症候群