力特汽车保险丝, -宇宙中的巨型磁场
来源： 作者： 发布时间：2018-04-27 08:20 点击数：99
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跨度几百万光年的星系团是宇宙中已知的最大的结构。星系团是由众多的如同银河系一般的星系组成的，当然其中还包含炽热的星际气体，磁场和维持彼此的暗物质。
据观察结果显示，有时星系团之间会相遇并发生相撞。在这种碰撞中产生的冲击波并不会破坏恒星们，而会压缩星系团之间炽热的气体和磁场。发光的气体以此组成了巨大的弧形结构。这些结构在X射线和无线电波段极为明显，并被天文学家们称为“遗迹”。它们在1979年被美国Green-Bank天文台的91米射电望远镜发现。迄今为止，在大约70个星系团中找到了这种遗迹存在的证明，或至少是存在踪迹。但是一定还有更多。这些巨大的气体同时也证明了宇宙总是在不断变化的。
在宇宙的网络中，磁场可能比星系团更为巨大。
无线电波非常适合追踪遗迹。在星系团碰撞时，磁场线在压缩过程中的排列会影响无线电波的辐射——它们是线性极化的。电磁辐射的震荡方向不再是随机的，而是有优先方向的。
我们的研究小组最近在4个星系团中测量了这种效应。研究小组的成员有来自波恩马克思普朗克射电天文研究所（MPIfR）的Rainer Beck和Maja Kierdorf（本文作者），波恩大学Argelander射电天文研究所的Uli Klein，图灵根州卡尔史瓦西天文台的Matthias Hoeft和一些来自美国剑桥的同事们。为了观测，我们使用了马克思普朗克射电天文研究所在Effelsberg附近的100米射电望远镜，波长为3和6cm。
在Effelsberg矗立着马克思普朗克射电天文研究所的100米射电望远镜。我们用它来观测遗迹中极化的电磁辐射。
星系团的边缘存在着一种巨大圆弧状结构，我们称之为遗迹。天文学家们通过X射线和无线电发现了它们。这个名为“Sausage（香肠）”的遗迹存在于星系团CIZA J2242.8+5301的边缘，其距离大约有20亿光年。等高线显示在Effelsberg的100米射电望远镜在3厘米波长测量的无线电辐射。颜色表示线性极化无线电辐射的强度，短线表示磁场线的方向。底部的明亮光源是属于同一个星系团的射电星系。
在观察的4个星系团中，我们首次发现了一种特殊的线性极化的遗迹。它的磁场强度与我们的银河系差不多。然而，测得的偏振度竟然高达50%，这只有可能是带电粒子在极其有序的磁场中的产生的。它大约有500-600万光年之大，是宇宙中已知的最大的磁场。与射电星系中的磁场相比，这种磁场同样大范围的存在着，但是关于其起源却尚不明朗。
根据测得的偏振度可以测得马赫数，即星系团碰撞时的速度与音速的比值。得到的马赫数大约为2，或者更高。这意味着星系团以大约2000km/h的速度相撞，这比之前由X射线辐射测得的结果大的多。
Effelsberg的望远镜的观测结果显示，在两个遗迹中，它们的无线电辐射的震荡平面会随着波长而变化。这种效应是由磁场和电离的气体产生的，以英国物理学家迈克尔·法拉第的名字命名。值得注意的是，根据测量的角度的不同，遗迹也会随之变化。为此需要的是大规模稳定的磁场。
当然，我们的银河系中也包含磁场，而它们过于微弱而被排除。因此也无法解释法拉第旋转的大小和随着遗迹的变化。在星系团的气体中和遗迹本身中存在这种平稳的磁场也不太可能。它们有可能存在于星系团之间的巨大空间中，宇宙中的磁场，可能比星系团的范围更加广大。
同时，Effelsberg的射电望远镜也被证明是探测宇宙中巨大磁场的理想仪器。如今，我们可以借助射电-偏振系统进一步的探索星系团之间的巨大磁场。