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发现70亿年前,9个巨大星系团的碰撞,被加速到
更新时间:2020-11-09

星系团是宇宙中最大的结构之一,它们可以由数以千计的星系组成,每个星系都有数十亿颗恒星。由荷兰莱顿大学(Leiden University)领导的一个国际研究小组,绘制出九个巨大星系团的碰撞图。碰撞发生在70亿年前,可以观察到,因为它们将粒子加速到高速。这是第一次研究如此遥远星系团之间的碰撞,并在《自然·天文学》期刊上发表了其研究发现,当星系团碰撞合并时,它们之间的

粒子

被加速到几乎

接近光速

加速粒子与星系团中的磁场接触时会发出无线电波,到目前为止,望远镜还不够强大,不足以接收来自遥远碰撞星系团的无线电波。但多亏了荷兰-欧洲LOFAR连接天线网络和每个星团8小时的“曝光时间”,研究人员第一次能够从遥远的星团收集详细数据。数据显示,除其他外,来自遥远碰撞星团的射电辐射,比之前预期的更亮。根据流行的理论,星团射电辐射来源于被湍流运动加速的电子。

研究带头人、莱顿大学(荷兰)博士生加布里埃拉·迪·杰纳罗补充说:因此,我们认为碰撞引起的湍流和漩涡足够强大,足以在年轻的宇宙中加速粒子。此外,远距离星系团的磁场与之前研究的近距离星系团磁场一样强。根据合著者、磁场专家Gianfranco Brunetti的说法,这是意想不到的:我们还不知道在一个仍然年轻的宇宙中,这些磁场是如何如此强大的,但研究对它们的起源提供了重要限制。预计未来对遥远星团的观测将提供更多洞察,在今天的宇宙中,磁场弥漫在星系团中。

根据法拉第旋转的测量,磁场的强度只有几个微高斯。观测到的兆秒级射电发射,即射电晕和射电遗迹,也提供了星系团磁场的证据。它们通常出现在合并系统中,其特征是具有陡峭的射电频谱Sν(α<−1,其中Sν∝να和ν是观测频率)。人们普遍认为,磁流体力学湍流和冲击波(Re)加速了宇宙射线,并产生了射电晕和遗迹。星系团中磁场的起源和放大还不是很清楚,有人提出,湍流驱动小规模发电机放大种子磁场(这些磁场是原始的和/或由星系外流注入的,如活动星系核、星暴或星系风)。

在高红移时,由于逆康普顿散射的损失和距离变暗的影响,射电晕预计会很微弱。此外,很难获得法拉第旋转测量值。如果检测到,遥远的射电晕提供了研究磁场放大的另一种工具。本研究利用低频射电阵列观测,揭示了当宇宙只有现在年龄的一半时,大质量星系团中的弥漫射电发射,样本出现比例约为50%。高射电亮度表明这些星系团与邻近星系团具有相似的磁场强度,表明在星系团形成的第一阶段磁场放大速度很快。

博科园|研究/来自:荷兰天文研究学院

参考期刊《自然·天文学》

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