北京
你有沒有想過,天文學家花224個小時盯著一片天空,到底在看什么?最近他們用歐洲LOFAR射電望遠鏡干了一件挺"壕"的事:給一個叫Abell 2255的星系團拍了一張史上最深的射電影像,然后首次還原了整個星系團——從中心到外圍——的磁場形狀。說人話就是,他們終于看清了這個宇宙巨型結構的"磁力線地圖"。
這個星系團本身離我們大約十億光年,幾百萬光年那么寬,在射電波段一直是個"復雜得要命"的鬼地方。具體有多復雜呢?里面有大量的電子以接近光速在跑,然后跟星系團本身的磁場糾纏在一起,產生了彌漫又巨大的無線電輻射。以前大家都知道這東西存在,但沒本事看清整體磁場到底是怎么排布的,像用近視眼盯著霧里看花。這次不一樣了,LOFAR貢獻了史上最深度的觀測,加上一套新的數據分析技巧,研究人員才第一次把那些若隱若現的磁力線給"挖"了出來。
結果一出來,團隊發現一件挺打臉的事:以前以為磁場分布大概率是隨機的,結果人家根本不亂來,而是被星系團形成時的氣體運動給"帶節奏"了。用項目負責人、意大利國家天體物理研究所的Andrea Botteon的說法就是,"磁力線的形態跟它所在氣體的動力學緊密相關,磁場會被星系團形成時的運動拉扯或壓縮。"
換成大白話,你可以把這個星系團想象成一團正在揉的面團。氣體在翻涌、擠壓、拉伸,而磁場就像面團里的面筋紋路,跟著一起被扯成特定方向或擠成一團。觀測也證實了這點——在某些區域,磁場線沿著延展的射電輻射徑向排列;而在另一些區域,則呈現出壓縮后的零亂感。
這件事本身可能讓你覺得"嗯挺有意思",但真正好玩的地方在后面。天文學家盯上這個,不是為了畫一幅漂亮的宇宙裝飾畫,而是想搞清楚兩個根本問題:第一,那些電子到底是怎么被加速到接近光速的;第二,宇宙尺度上的磁場是怎么被放大的。Botteon自己說得也很直白:"我們相信,觸發這些巨型射電輻射的機制,與星系團的形成過程有關。"
注意他的措辭——"我們相信"、"有關"。這代表什么?代表這不是一個已經被證實死的結論,而是一個正在被拼湊的拼圖。目前團隊能判斷出磁場形態受氣體運動影響,但對于"電子加速"這個最刺激的環節,現在只能說"可能跟星系團形成有關"。科學圈不喜歡吹牛,有幾分證據說幾分話。這次的224小時觀測,就相當于往那塊拼圖里扔了一塊關鍵碎片。
而且這事還有一層提醒。你看到的那些射電輻射,實際上是電子在超級弱的磁場里發出的極其微弱的信號,弱到傳統觀測基本抓不住?？梢灶惐瘸赡阏驹谏虾Ｍ鉃?要聽清一萬公里外有人用手指輕敲桌面的聲音,還要判斷出敲的方向。這就是為什么用了加總224小時的曝光,并且疊加了創新的數據處理方法,才勉強夠用。
所以下次再聽到什么"天文學家發現XX秘密"的標題,你可以多一個心眼:這類成果往往不是"拍張照就完事",而是花了天文數字的時間,把沉默的信號一點點篩出來,最后才敢說一句"我們看到了這么一回事"。而這次Abell 2255的成果,顯然屬于篩得比較漂亮的那一檔。
那么磁場圖出來了,下一步呢?團隊當然不會止步于此。磁場分布和氣體運動的鉤連關系,接下來大概率會被拿來反推星系團是怎么從一團熱氣長成巨無霸的。宇宙中最大尺度的結構,恰恰是通過這些最微弱的磁力線,才可能透露一些底層秘密。你看,宇宙還真是一點都不著急,但我們開始學會怎么追了。
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