【宇宙之謎】科學家發現星系間的橋樑,接近光速的電子,建起了一座射電橋

天空之城 2020/11/12 檢舉 我要評論

在宇宙中,雖然各個天體之間的距離都非常遙遠,但它們之間的碰撞仍然是在所難免的。

近到太陽系內,經常有小天體會撞擊行星;遠到其他星系之中,黑洞、中子星等緻密星在引力的作用下碰撞、合併;甚至再誇張一點,連擁有著數千億顆恒星的星系之間,也會發生碰撞。

以我們的銀河系為例,在大約一百億年的歷史中,它和許多衛星星系發生過碰撞,或者說是單方面的吞併過程。不過,在30-40億年後,有一個旗鼓相當甚至更巨大的星系——仙女座大星系將會和銀河系發生一次史詩級的大碰撞。沒有人知道兩個龐大的星系會以怎樣的形式融合在一起,最好的研究方式,莫過於對其他星系之間的合併進行觀測,那可能就是我們將要面對的未來。

在大約30億光年之外,就正在上演這一幕壯觀的畫面。Abell 1758是一個星系團,包含著4個星系,它們分別兩兩成團,互相靠近。其中,北方的一個被命名為Abell 1758 N,而南方的星系團則被命名為Abell 1758 S。據觀測,雙方已經進入到合併的前夕。

2019年的時候,NASA利用錢德拉X射線望遠鏡對Abell 1758進行了觀測,發現Abell 1758 N的兩個星系已經在3-4億年前就已經完全撞在了一起,並且由於慣性的作用繼續前進。不過,它們不會「擦肩而過」,在引力的作用下,它們還會重新靠攏,最終融合在一起。而南方的Abell 1758 S,則正在準備第一次相撞的路上。

值得注意的是,在這兩對正在碰撞的星系組合中,科學家們都發現了無線電發射光環。在此之前,科學家們就在Abell 0399 和 Abell 0401兩個星系團中發現了這種無線電光環,而Abell 1758是第二次被發現了這種結構,在兩個星系之間搭建起了一條低頻電磁波的「橋樑」。據科學家推測,這種光環是星系在合併過程中導致電子加速而形成的,這也從側面印證了星系的磁場。在Abell 1758中,相距600萬光年的電子們加速著相對飛行,然後撞在了一起,砰,光環就形成了。

(圖片說明:LOFAR拍攝的Abell 1758)

為了研究這種射電橋的性質,荷蘭萊頓天文臺的Andrea Botteon帶領著他的團隊,利用先進的國際低頻陣列射電望遠鏡(LOFAR)對Abell 1758進行了觀測。正是利用LOFAR強大的觀測能力,他們才在144兆赫的頻段下發現了Abell 1758 N和Abell 1758 S之間的射電橋。

在發表於《英國皇家天文學會月刊》上的論文中,他們指出:「我們現在已經確定了這兩個系統之間確實存在巨大的射電橋,而此前的研究一直處於初步提出的階段。這是迄今為止第二個在星系團中被發現的 [大尺度]射電橋,它在LOFAR144兆赫的圖像中可以看得非常清晰,在553兆赫的圖像中也能初見端倪。」

科學家們相信,這就是星系磁場所造成的結果,巨大的磁場起到了同步加速器的作用,電子在這裡被加速到了相對論級別的速度,進而產生了低頻的射電輻射,被我們觀測到。

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