我们越来越接近解开数百根巨大细丝带来的奇怪谜团银河系的。
第一次观察到这些在无线电波中发光的长磁化细丝从其他星系中出现。它们不仅不再是银河系所独有的,而且它们所处的环境范围也使科学家能够缩小它们的形成机制。
美国西北大学的天体物理学家法哈德·优素福-扎德 (Farhad Yusuf-Zadeh) 在 20 世纪 80 年代首次发现了银河系的细丝,此后一直对它们感到困惑。
优素福-扎德表示,有两种可能的解释。第一个是银河风和大云之间的相互作用;第二个是星系运动引起的弱磁场内的湍流。
“我们对银河系中心的细丝了解很多,现在星系外的细丝开始以新的河外细丝群体的形式出现,”优素福扎德 说。
“尽管环境截然不同,但两种细丝群体的基本物理机制是相似的。这些物体属于同一家族,但银河系外的细丝是更古老的远亲——我的意思是非常(在时间和空间上)远亲。”
迄今为止,在银河系中已经发现了大约 1,000 根细丝,长度可达 150 光年,像竖琴弦一样悬挂着,排列得异常整齐有序,最近的发现归功于南非的 MeerKAT 射电望远镜。
该望远镜对银河系中心的敏感观测——穿透厚厚的尘埃和气体,遮盖了银河系内部的大部分内容——以前已知的十倍。这些无线电观测还表明,这些细丝含有宇宙射线电子,它们在磁场中以接近光速的速度旋转,并且磁场沿着所有细丝的整个长度被放大。
如果没有更多信息,要弄清楚它们为什么在那里、静静地徘徊在银河系中心,将会很棘手。在距离我们 1.63 亿到 6.52 亿光年的四个不同星系团中发现更多的细丝是一个巨大的突破。
“在我们自己的银河中心研究了这些年的细丝之后,我非常兴奋地看到这些极其美丽的结构,”优素福扎德 说。 “因为我们在宇宙的其他地方发现了这些细丝,这暗示着一些普遍的事情正在发生。”
银河系外新发现的细丝在几个非常重要的方面与我们星系的线状结构不同。它们与喷流和波瓣有关– 从银河系中心喷发的巨大结构,在银河面两侧延伸很远的距离。从这些喷流和裂片延伸出来的细丝也比银河系中心看到的结构大得多——大 100 到 1,000 倍。
“其中一些长度惊人,可达 200 千秒差距,”优素福扎德 说。
“这大约是我们整个银河系大小的四到五倍。值得注意的是,它们的电子在如此长的尺度上保持在一起。如果电子沿着灯丝的长度以光速行进,它会花费它700,000 年。”
他们的年龄也更大,磁场也更弱。当然,它们延伸到星际空间,通常与喷流成直角。银河系的细丝似乎以银盘为中心。
另一方面,相似之处也很强。银河系和河外的细丝具有相同的长宽比,宇宙射线传输机制也相同。如果相同的机制产生所有的细丝,那么它就需要在不同的尺度上发挥作用。
风可能就是这样的机制之一。活跃超大质量猖獗的恒星形成会产生银河风,吹入银河系空间。这些风可能会吹入漂浮在星际和星系际空间中的稀薄气体和尘埃云,将物质推到一起形成丝状结构。
模拟提出了另一种可能性:由重力扰动产生的介质中的湍流。这种湍流会在星际介质中产生涡流,在涡流周围,弱磁场会被阻碍、折叠,并最终伸展成具有强磁场的细丝。
这还不是一个明确的答案。我们甚至不确定这两种细丝是否是由相同的机制产生的,或者截然不同的现象是否会产生看起来惊人相似的结构。
“我们银河系之外的所有这些细丝都非常古老,”优素福扎德 说。
“它们几乎来自我们宇宙的不同时代,但却向银河系居民发出信号,表明细丝的形成存在共同的起源。我认为这很了不起。”
该研究发表于天体物理学杂志通讯。