星系团之间罕见的合并刚刚揭示了更加罕见的景象。 天文学家在两者之间发现了一座巨大的低频无线电“桥梁”，跨越650万光年的距离——证据表明在合并过程的早期阶段有磁场将它们连接起来。
这是第二次在合并的星系团之间发现这样的无线电桥。 但它已经提供了一些关于这些桥梁如何形成的重要线索。
这些星系团距离我们大约 30 亿光年，属于一个名为 Abell 1758 的星系团。总共有四个星系团参与了即将发生的碰撞——两个巨大的星系团对聚集在一起。
去年X射线数据显示，北段紧密结合的一对，称为Abell 1758N，已经一起移动并分离，星团核心在大约300到4亿年前就已经相互经过。 他们最终会转身回到一起。 位于南部的一对星团 Abell 1758S 仍在首次相互靠近。
这两对都有射电晕，被认为是由合并事件中电子加速产生的。 正是这些相距 600 万光年的对，这个差距正在慢慢缩小，最终形成一个四向星团？ 棒极了。
这种情况与星系团 Abell 0399 和 Abell 0401 非常相似，去年成为第一个被揭示的合并星系团有一个低频无线电桥连接它们。
天文学家利用低频射电望远镜 LOFAR（由遍布 51 个地点的 25,000 个天线组成）检测到了 140 兆赫兹的独特射电发射。
现在，由荷兰莱顿天文台的 Andrea Botteon 领导的天体物理学家团队已将 LOFAR 转向阿贝尔 1758。在 144 兆赫兹下，他们发现了 A1758N 和 A1758S 之间的无线电发射，就像阿贝尔 0399 和阿贝尔 0401 之间的无线电桥一样。
（Botteon 等人，MNRAS，2020）
“我们确认，”他们在论文中写道，“连接两个系统的无线电发射巨型桥的存在，在我们早期的工作中只是暂时报道过。这是迄今为止在星团对中观察到的第二个大型无线电桥。这座桥在 LOFAR 中清晰可见图像频率为 144 MHz，暂定检测频率为 53 MHz。”
这种发射被解释为连接两个星团的巨大磁场的证据。 如果这个磁场充当同步加速器（粒子加速器），电子应该沿着它加速到相对论速度，产生可检测为低频射电辉光的同步加速器辐射。
但还有另一种可能的解释——费米加速，其中与湍流和天体物理冲击波相互作用的电子被加速，从而增强了电磁发射。
在两个合并前星团之间的密集区域，这种湍流和冲击波可能在合并的早期阶段产生。 研究小组的研究结果表明，如果星团已经以某种方式受到引力扰动，例如，如果每个星团本身就是一对较小的相互作用的星团，那么情况可能尤其如此。
Botteon 和他的团队为这种情况提出了两个支持论据。 首先，一对质量较低的合并星团，其中只有一个具有射电晕，在 LOFAR 观测中没有显示出射电桥的证据，根据去年的一篇论文。
钱德拉观测（左）和 LOFAR（右）。 （Botteon 等人，MNRAS，2020）
其次，研究小组还研究了使用钱德拉 X 射线天文台对阿贝尔 1758 进行的观测。 他们发现 X 射线发射与 144 兆赫兹的无线电发射密切相关，这与费米加速场景的预测一致。
在阿贝尔 0399 和阿贝尔 0401 的合并中，研究人员发现同步加速器加速度并不能单独解释电子所覆盖的巨大距离。 他们进行了模拟，发现合并产生的冲击波重新加速了高速电子，从而产生了与 LOFAR 观测结果一致的发射。
因此，似乎有多种类型的加速在起作用——磁场可以在星系团之间的空间中延伸数百万光年，但冲击波和湍流添加了特殊的东西来完成这座桥。
“迄今为止只检测到两个巨大的星团内无线电桥，”博滕和他的同事写道。
“这些是迄今为止在宇宙中观察到的最巨大的结构之一，它们的起源可能与合并初始阶段星团内介质中产生的湍流（和冲击）有关，这增强了无线电和X -团簇之间的射线发射。”
有相当多的合并星系团已确定的在更广阔的宇宙中。 在它们中寻找更多这些神秘的无线电桥可以帮助弄清楚是什么产生了这些巨大的结构。
该研究发表在英国皇家天文学会每月通知。
