神秘星系間“橋梁”違背物理規(guī)律？纖維結(jié)構(gòu)存在磁場(chǎng)

　　星系群阿貝爾0399和阿貝爾0401是宇宙中質(zhì)量最大的天體之一。在一項(xiàng)最新研究中，研究組發(fā)現(xiàn)兩者之間存在一個(gè)長(zhǎng)度超過(guò)1000萬(wàn)光年的“射電脊”結(jié)構(gòu)(圖中藍(lán)色顯示)將兩者聯(lián)系在一起

　　北京時(shí)間8月2日消息，在宇宙的宏大圖景中，我們看到的是一個(gè)巨大的結(jié)構(gòu)：大量聚集的星系團(tuán)星羅棋布，中間由等離子體和氣體架起的橋梁，編織成一張巨大的宇宙之網(wǎng)。這些連接星系群落之間，編制巨大網(wǎng)絡(luò)的連接通道，被形象地稱(chēng)作“纖維”(filaments)，它們往往可以延伸上億光年的距離，其中幾乎沒(méi)有恒星，有的只是塵埃，氣體和很多以光速運(yùn)動(dòng)的電子。

　　即便是以接近光速的速度運(yùn)行，考慮到這些“纖維”的巨大長(zhǎng)度，它們應(yīng)該最多只能在其中運(yùn)行一小部分距離，然后就會(huì)失去繼續(xù)前進(jìn)的動(dòng)力。但是最近，一個(gè)天文學(xué)家小組卻在兩個(gè)緩慢相互接近的星系團(tuán)：“阿貝爾0399”和“阿貝爾0401”之間長(zhǎng)長(zhǎng)的纖維結(jié)構(gòu)中觀(guān)察到不同的情況。他們?cè)谄渲邪l(fā)現(xiàn)一股電子流，似乎違背了以上的假設(shè)，因?yàn)檫@些電子流在纖維中的運(yùn)動(dòng)距離超過(guò)了1000萬(wàn)光年，這在物理學(xué)上可能嗎?

　　根據(jù)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的相關(guān)論文，研究人員認(rèn)為，這一似乎違反物理學(xué)規(guī)律的現(xiàn)象，或許與星系之間存在的磁場(chǎng)加速機(jī)制有關(guān)。這一微弱但確實(shí)存在的磁場(chǎng)為在纖維結(jié)構(gòu)中運(yùn)行的帶電粒子提供了加速機(jī)制，使其運(yùn)動(dòng)距離比理論預(yù)計(jì)的超出10倍以上。

　　這是人類(lèi)首次觀(guān)察到星系團(tuán)之間纖維結(jié)構(gòu)中存在磁場(chǎng)的跡象，這將有助于我們重新思考粒子長(zhǎng)距離運(yùn)行的機(jī)制問(wèn)題。

　　在于論文相配套的介紹視頻中，研究員表示：“這是一個(gè)強(qiáng)度很低的磁場(chǎng)，比地球磁場(chǎng)弱100萬(wàn)倍以上。”但是這樣的強(qiáng)度仍然足以使其中的帶電粒子獲得進(jìn)行超長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)的加速機(jī)制。

　　巨大星系之間的氣體橋梁

　　如果星系群是宇宙中的城市，那么“纖維”就像連接城市之間的高速公里。這幅圖展示的是距離地球周?chē)?億光年內(nèi)所有已知的星系群分布情況(注意：阿貝爾0399和阿貝爾0401不在其中)

　　“阿貝爾0399”和“阿貝爾0401”距離地球大約10億光年，是兩個(gè)相鄰的星系團(tuán)，星系團(tuán)是有數(shù)百乃至數(shù)千個(gè)星系在引力作用下聚集在一起形成的集合體。在未來(lái)的數(shù)十億年內(nèi)，這兩個(gè)巨大的龐然大物將有可能發(fā)生碰撞。目前這兩者之間距離大約1000萬(wàn)光年，由前文提到的一道長(zhǎng)長(zhǎng)的等離子體橋梁連接。

　　在一項(xiàng)先前開(kāi)展的研究中，格沃尼和同事們發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)星系群都擁有自己的磁場(chǎng)并不斷向外釋放無(wú)線(xiàn)電波。在這次的全新研究中，研究組希望找到線(xiàn)索，看看這一磁場(chǎng)是否向外延伸進(jìn)入到兩個(gè)星系群之間的“纖維”橋梁結(jié)構(gòu)中。

　　借助一個(gè)被稱(chēng)作“低頻陣列”(LOFAR)的射電望遠(yuǎn)鏡陣列系統(tǒng)，研究組清晰地觀(guān)察到一道長(zhǎng)長(zhǎng)的“射電脊”結(jié)構(gòu)，連接在兩個(gè)星系群之間。

　　在論文中，研究組寫(xiě)道：“這樣的輻射需要存在相對(duì)論性(也即速度接近光速)的電子以及一個(gè)存在于連接兩個(gè)星系群之間纖維結(jié)構(gòu)中的磁場(chǎng)。”由于在這兩個(gè)星系群之間的區(qū)域內(nèi)并不存在其他明顯的射電源，研究組得出結(jié)論，認(rèn)為存在于纖維中的磁場(chǎng)最有可能是兩個(gè)星系群的磁場(chǎng)的外延，正是這一磁場(chǎng)的存在，加速了纖維中的帶電粒子流。

　　在進(jìn)行了數(shù)次計(jì)算機(jī)模擬之后，研究組發(fā)現(xiàn)即便是相對(duì)強(qiáng)度很弱的磁場(chǎng)也可以產(chǎn)生足以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大粒子加速的機(jī)制，使得纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電子流可以運(yùn)行遠(yuǎn)超理論預(yù)期的距離。但是研究組同時(shí)也警告稱(chēng)，這一結(jié)論只是根據(jù)當(dāng)前證據(jù)得到的最有可能的解釋?zhuān)劣谶@是否就是這一神秘現(xiàn)象的真正本質(zhì)，仍然需要進(jìn)一步證實(shí)。好在，科學(xué)家們現(xiàn)在還有數(shù)十億年的時(shí)間可以去解開(kāi)謎團(tuán)。
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