恒星时
2023-02-08
更新时间:2023-03-07 16:50:59作者:
天文学家第一次瞥见激波沿着宇宙网的股线荡漾——巨大的星系、气体和暗物质纠缠在一起,充满了可观测的宇宙。
将数十万张射电望远镜图像结合起来,揭示了当冲击波使带电粒子飞过沿着宇宙网运行的磁场时投射出的微弱光芒。研究人员在 2 月 17 日的《科学进展》杂志上报告说,发现这些冲击波可以让天文学家更好地了解这些大规模磁场,其性质和起源在很大程度上是神秘的。
最后,天文学家“可以证实迄今为止只能通过模拟预测的东西——这些冲击波的存在,”德国汉堡大学的天体物理学家 Marcus Brüggen 说,他没有参与这项新研究。
在最大的尺度上,我们的宇宙看起来有点像瑞士奶酪。星系在空间中并不是均匀分布的,而是聚集在一起形成巨大的星团,这些星团由稀薄气体、星系和暗物质的粘稠细丝连接,并被不太空的空隙隔开 ( SN: 10/3/19 )。
在重力的牵引下,星系团合并,细丝碰撞,空隙中的气体落到细丝和星系团上。在宇宙网的模拟中,所有这些动作都会在细丝中和沿细丝引发巨大的冲击波。
细丝构成了宇宙网的大部分,但比星系更难被发现( SN: 1/20/14 )。荷兰莱顿大学的天文学家 Reinout van Weeren(未参与这项研究)说,虽然科学家之前观察过星系团周围的激波,但细丝中的激波“从未真正被观察到”。“但它们基本上应该遍布宇宙网。”
细丝周围的冲击波会加速带电粒子通过遍布宇宙网的磁场( SN: 6/6/19 )。当这种情况发生时,粒子会发出射电望远镜可以探测到的波长的光——尽管信号非常微弱。
位于澳大利亚克劳利的国际射电天文学研究中心的射电天文学家 Tessa Vernstrom 说,灯丝中的单个激波“看起来像什么都没有,看起来像噪音”。
Vernstrom 和她的同事们并没有寻找单独的冲击波,而是将超过 600,000 对星系团的无线电图像组合在一起,这些星系团的距离足够近,可以通过细丝连接起来,从而创建一个“堆叠”图像。这放大了微弱的信号,并揭示了平均而言,簇之间的灯丝发出微弱的射电光。
“当你能够在噪音之下挖掘并且仍然真正得到结果时 - 对我来说,这对我个人来说是令人兴奋的,”Vernstrom 说。
微弱的信号是高度极化的,这意味着无线电波大部分是相互对齐的。van Weeren 说,高度偏振光在宇宙中是不常见的,但预计它来自冲击波投射的射电光。“所以我认为,这确实是冲击可能确实存在这一事实的非常好的证据。”
这一发现不仅证实了宇宙网络模拟的预测。极化的射电辐射也提供了一个难得的窥视渗透宇宙网的磁场的机会,即使只是间接的。
“这些冲击波,”Brüggen 说,“确实能够表明存在大规模的磁场,这些磁场在这些细丝周围形成 [某种] 类似的护套。”
他、van Weeren 和 Vernstrom 都指出,宇宙磁场最初是如何产生的仍然是一个悬而未决的问题。这些场在塑造宇宙网中所起的作用同样神秘。
“它是自然界的四种基本力量之一,对吧?磁性,”Vernstrom 说。“但至少在这些大尺度上,我们真的不知道它有多重要。”