星系团外的巨环
译自Spaceflight Now，2006年11月2日
天文学家使用美国国家科学基金会的甚大天线阵（VLA）发现了某个星系团外环绕的巨型环状结构。这一发现为研究星系团的形成、星系团之间广阔空间的磁场情况以及宇宙线的可能起源提供了新的线索。
星系团Abell 3376的射电（红）/光学（蓝）合成图。环绕着星系团的巨型射电环是使用甚大天线阵发现的。可见光图象出自数字化巡天。（图片提供：Joydeep Bagchi, IUCAA, NRAO/AUI/NSF）
国际研究小组的领导人，印度普那（Pune）大学际天文学与天体物理学中心的Joydeep Bagchi说：“巨大的射电辐射环可能是小型星系群与星系团猛烈碰撞的结果。”科学家在11月3日的《科学》杂志上刊登了他们的发现。
新发现的环状结构片段宽600万光年，包围在星系团Abell 3376周围，至少距离地球6亿光年。他们之所以能被发现，是因为快速运动的电子在围绕星系际空间的磁场旋转时辐射出射电波。Bagchi解释说：“哪怕距离是如此之远，VLA也可以轻易地获取微弱的射电信号，这要归功于其超高灵敏度和成像极端暗弱天体的独特能力。”
科学家还使用欧洲空间局的XMM-牛顿望远镜（也是世界上最灵敏的X射线天文台）观测这一反常的星系团。论文的合作者、巴西圣保罗天文学和地理学研究所的Gastao B. Lima Neto说：“XMM-牛顿空间望远镜先进的技术实力揭示出这一活跃的星系团中辐射X射线的弹丸状特殊区域。”
另一名研究者，来自法国巴黎天体物理学研究所的Florence Durret说：“我们的X射线观测显示最近它出与两个以上小星系团相撞的证据。这样的现象是自大爆炸以来宇宙中能量最高的事件之一。撞击中总能量的一小部分如果能传输给电子，就可以产生VLA观测到的射电辐射。不过关键问题是，这一点是怎样做到的。”
科学家计算出，星系团撞击释放的总能量可以让太阳发光2×1022（2后面有22个零）年！
Bagchi说道：“我们认为，加速电子的激波来自小星系群与大星系团主体之间的碰撞。当两个如此重的天体以超音速相互撞击时，周围的气体就产生了庞大的涟漪状激波，并以每秒数千千米的速度奔向形成中的星系团外围。”
“你可以把每个星系团想象成一架超音速飞机，它们的速度比周围气体中的声速快。正如你可以听见超音速飞机飞过时冲击波产生的音爆，我们认为星系团Abell 3376中的情况也与此类似，射电波段的环状结构示踪了激波。”Bagchi解释道。
Bagchi补充说，这一图景被XMM-牛顿与ROSAT X射线卫星的图象以及计算机模拟所支持。但科学家说，产生激波的确切机制尚待解答。
Bagchi指出：“这是大质量星系团周围此类激波的首个证据。这项发现可以帮助我们了解更多关于星系际稀薄气体以及星系团外围磁场的信息，而后者的起源至今未知。”
此外，科学家猜测，Abell 3376这样的狂暴区域可能是宇宙线的发源地。宇宙线是被加速到接近光速的质子或原子核，星系团碰撞的激波能量可能足够高到“踢”出粒子的程度。
“地球上探测到的能量最高的宇宙线能量比任何人工加速器能达到的最高能量还要高上1亿倍。这些宇宙线粒子的确切来源与赋予它们惊人能量的具体机制仍旧是物理学上一个迷人的未决问题。”小组成员、德国Wuerzburg大学理论物理学与天体物理学研究所的研究生Surajit Paul说。
Bagchi说：“宇宙加速源包括强有力的激波与延伸数百万光年的磁场，它们可以把质子或原子核加速到如此巨大的能量。虽然我们的观测没有为这些粒子下结论，但VLA的图象清楚表明，这样的结构在该星系团中的确存在。只有未来的宇宙线观测可以告诉我们，Abell 3376到底是不是特高能的宇宙线源泉。以后我们将继续探索这个引人入胜的宇宙实验室，使用世界上最灵敏的那些射电、X射线和伽玛射线望远镜来揭开它的谜底。”
美国国家射电天文台是国家科学基金会的设备，按与大学联合会的协定运作。
译文登载在http://www.astron.sh.cn/yiwen/2006/yw061120-giantrings.htm
