巨大合併中的星系團發出原因不詳的無線電波暈圈

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無線電波暈圈是個寬廣的散射無線電波輻射區域,通常在星系團中心發現。最近,一個國際天文學家小組發現一塊大區域的散射無線電波輻射,估計大約有三百萬光年寬。這個新發現的暈圈位於遙遠處,命名為MACSJ2243.3-0935,合併中的巨大星系團中。這些發現呈現於一份研究報告,於2月18日在資料庫期刊線上發表。

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MACS J2243.3-0935散射無線電波輻射的顏色標度圖,黑色輪廓線顯示錐形圖。輪廓線在-3, 3, 5, 10, 15, 20 × σrms,σrms = 200 µJy/beam。白色線為星系密度輪廓線。這些輪廓線從峰值的百分之二十到九十,每十為一步。Credit: Therese Cantwell et al., 2016.

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由英國曼徹斯特大學天文物理學中心Therese Cantwell所領導的研究人員,使用兩座無線電波望眼鏡來做偵測。 座落在南非的KAT-7望遠鏡在2012年9月7日被用來觀察MACSJ2243.3-0935,幾乎在兩年後的2014年6月20日,小組使用在印度的大型米波射電望遠鏡(Giant Meterwave Radio Telescope,GMRT)主導這個星系團接下來的觀測。KAT-7是一座七個直徑十二米天線的陣列,GMRT由三十個直徑四十五米的天線所組成。

偵測無線電波暈圈是很有挑戰性的,因為散射的無線電波輻射通常表面亮度非常低,特別是在兆赫頻率,使得它們很難偵測。因此,當科學家掃描低頻時,它們的亮度增加,揭露出這些無線電波輻射地區的存在。

Cantwell告訴Phys.org;"因為能夠觀察到暈圈的低頻,在偵測無線電波暈圈上,GMRT是非常有用的望遠鏡。GMRT也能夠產生高、低兩種解析度的影像,這是非常重要的,因為來自與無線電波暈圈同時發生的其他天體紮實的(compact)電波輻射,會造成決定暈圈特性的困難。高解析度影像允許我們移除點源的分布,而低解析度影像對暈圈輻射最為靈敏。"

天文學家找出在MACSJ2243.3-0935的無線電波暈圈有其他無線電波暈圈通量和大小的特點。 然而,他們注意到對這些罕見的散射電波輻射地區所知甚少,包括關於他們的形成這個最重要的問題。

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無線電波暈圈的形成,據信是與星系團合併有關。那是個巨大的能量事件,大約等同於一兆個超新星爆炸。一個形成的景象指出,星系團內氣體的紊亂加速物質輻射出能量,導致無線電波暈圈的產生。並非所有合併中的星系團主導著無線電波暈圈。

Cantwell說:"原因還不是很清楚,雖然和一個特殊合併事件能釋放多少能量有潛在的關聯。一個弱合併不能產生足夠的紊亂,來形成無線電波暈圈。"

據小組所說,需要更多的觀察在較低與較高的頻率,以便於調查不同的形成景象。

除了找無線電波團之外,Cantwell和她的同事也偵測星系團西邊潛在的無線電波殘餘對象。無線電波殘餘類似於暈圈,通常是極其瘦長的結構,在星系團周圍發現而且能夠被高度極化。如果這個特徵的存在被確定,它將使得MACS J2243.3-0935成為少數擁有無線電波暈圈和無線電波殘餘的星系團之一。

來源: Phys.org