首次观测到两个星系团之间伸展的巨大磁场。这座无线电发射等离子体的“桥梁”距离大约十亿光年,横跨一千万光年,沿着连接宇宙的神秘宇宙网中的一根细丝而行。
星系团之间的空间并不是完全黑暗和空旷的。长长的弥漫而稀薄的气体和等离子体在它们之间延伸;这些被称为细丝,其整个网络构成了宇宙网。
但它们很难研究,因为它们在充满明亮物体的宇宙中非常微弱。
之前用地面射电望远镜进行的观测显示,射电发射的“光晕”表明某些星系团的中心区域存在磁场——其中一些星系团包含数千个星系——但没有人见过连接星系团的磁场簇到另一个。
因此,在合并星团 Abell 0399 和 Abell 0401 之间的细丝中发现磁场是一件非同寻常的事情。
“我们的小组发现这两个星团都有一个射电晕。最近,普朗克卫星表明这两个系统是通过一根细细的物质丝连接起来的,”意大利国家天体物理研究所的天文学家费代丽卡·戈沃尼 (Federica Govoni) 说道(国家空军)。
“这种细丝的存在激发了我们的好奇心,促使我们研究磁场是否可以延伸到星团中心之外,渗透到连接它们的物质细丝中。”
该团队使用低频射电望远镜 LoFar(由分布在 51 个地点的 25,000 个天线组成)瞄准灯丝,检测到在灯丝之间延伸的低频射电发射“山脊”。
(M.穆尔贾/INAF)
这是同步辐射电子以相对论速度沿灯丝快速运动而产生,只有当磁场充当同步加速器或粒子加速器时才有可能实现。
“我们通常会在单个星系甚至星系团中观察到这种发射机制的作用,但以前从未观察到连接其中两个系统的无线电发射,”INAF 天文学家马泰奥·穆尔贾 (Matteo Murgia) 说道。
但有一个小问题:电子移动的距离比预期的要远——这意味着必须有另一个因素在起作用。这个元素可能就是簇本身。
尽管阿贝尔 0399 和阿贝尔 0401 相距数百万光年,但当它们无情地靠近时,它们正在周围的空间中产生大量的引力扰动。
研究小组进行了计算机模拟,看看这次合并的任何动力学是否会影响电子的加速。你瞧,他们找到了答案。在模拟中,合并产生的冲击波重新加速了高速电子,从而产生与 LoFar 观测结果一致的发射。
但这只是一种潜在机制。在进行更多观察之前我们无法确定。
我们也不知道其他细丝是否也含有磁场,或者它是否是 Abell 0399 和 0401 独有的属性,或者它是否只在合并星系中发现。
我们不知道预先存在的相对论性电子从何而来——它们的速度意味着一个能量起源,可以快速喷射它们,例如超新星。我们也不知道这些预先存在的相对论电子在宇宙网络中有多普遍。
如果它们的起源很常见,比如超新星,那么它们的数量可能比我们想象的要多。
这无疑给科学家们带来了很多思考。更不用说看到科学家们追随直觉并获得回报是多么棒了。
“非常满意,”戈沃尼说”,“用 LoFar 射电望远镜获得的图像证实了我们的直觉,显示了宇宙尺度上的一种‘极光’。”
该研究发表于科学。