北京
我們總以為星系團里的磁場是一團看不見的亂麻，天文學家卻像拼圖師一樣，第一次給一整個星系團的磁場畫出了“流向圖”。意大利國家天體物理研究所（INAF）的團隊利用歐洲LOFAR射電望遠鏡，對10億光年外的星系團Abell 2255進行了破紀錄的深場觀測，不僅看到了彌漫的電波光芒，還推算出磁場線從核心到外圍的連續走向。
這項發表在《天文與天體物理學報》上的成果來自LOFAR星系團超深場項目。團隊整整積累了224小時的射電圖像，相當于連續盯了九個多晝夜，才讓Abell 2255的“磁紋理”浮出水面。這個星系團本身就橫跨數百萬光年，內部充斥著被激波和湍流加速到接近光速的電子，它們在微弱磁場中繞圈時滌蕩出彌漫的射電輻射，如同一張鋪天蓋地的發光大網。此前，天文學家只能看到這張網上的零星亮斑，這一次，他們終于看清了整張網的編織方式。
過去，捕捉這么暗弱的信號異常困難，因為電子在極弱的磁場中發出的射電波極易淹沒在背景噪聲里。項目負責人Andrea Botteon解釋說：“獲得星系團極高靈敏度的射電圖像，對于理解電子如何被加速到相對論速度和磁場如何在大尺度上增強至關重要。這些研究的困難之處，正在于極弱磁場中電子射電信號極為飄忽。”他的團隊把最深的射電觀測與一套創新的數據分析技術組合起來，才首次還原出星系團磁場的整體形狀。
結果很反直覺：如此廣袤的大尺度磁場并非東一團、西一簇的隨機分布，反而顯出條理。觀測發現，許多區域的磁力線竟相當連貫，其延伸方向與幾億年前這個星系團形成時，高溫氣體攪動、下落、并合所留下的運動軌跡高度吻合。Botteon補充說：“在一些區域我們看到了連成片的磁力線，這暗示磁場形態與團內氣體動力學是綁在一起的，不能拆開來看。”換句話說，星系團從混沌撞成今貌的整個過程，可能正是放大并條理化這些宇宙磁場的關鍵步驟——不是先有氣體后有磁場，而是磁場本身就長在氣體運動的骨骼上。
Abell 2255一直是射電波段的“明星天體”，其復雜輻射被當作研究宇宙磁場演化的天然實驗室。現在，團隊證明了通過超高靈敏度射電觀測和數據重構，能夠摸到磁場線的真實紋理。這讓科學家有了一把握在手里的標尺，去檢驗理論模型中關于磁場放大和粒子加速的種種猜測。接下來，他們打算把同樣的方法用到更年輕或正在劇烈并合的星系團上，看看磁場的“發型”是否隨著星系團的年齡和動態環境變遷。倘若相關性成立，也許我們能從磁場形態反向診斷星系團正處于演化旅途的哪一站。
這次測繪還為另一個問題提供了支點：星系際熱氣的動力學。由于磁場繃在氣體中，磁力線的彎曲、扭轉和擠壓都能映射氣體本身的流動模式，相當于給一團滾燙混亂的等離子體拍了張“應力分布圖”。這對于研究宇宙中最大尺度結構如何搭建，將有直接的參考價值。
從一條條隱約的射電波紋，到一張覆蓋幾百萬光年的磁場地圖，天文學家用224個小時硬啃下了磁場重構這塊硬骨頭。雖然Abell 2255的真相遠未畫全，但總算知道了宇宙尺度上的磁場不是散沙，而是有秩序的、長著氣體骨架的活系統。
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
