磁的银河系细丝被遥远星系团中的神秘结构矮小
2022-12-03 15:20阅读：
磁的银河系细丝被遥远星系团中的神秘结构矮小
By Robert Lea
2022/12/3
Science &
Astronomy
一幅离开一个黑洞的喷射的长突出磁细丝的图像。(Image credit:
Rudnick and collaborators, 2022)
天文学家已经发现了悬挂在银河系中心中宏大的、高度组织化的磁细丝的远亲，一个可能帮助科学家最终解释这些神秘的结构的发现。
这些细丝围绕银河系中心的超大质量黑洞悬挂着。现在在伊利诺斯州的西北大学的天体物理学家法哈德·扎德在20世纪80年代首次发现了这些结构，当时这些结构让他困惑和着迷。今年，扎德在一个遥远的星系中发现了大约1000个类似的细丝，提供一个新的线索。这些磁的细丝成对或成簇出现，有时甚至堆叠和等间隔。通过与他之前的发现比较，扎德和他的同事们现在已经对这些
细丝的起源提出了两种可能的解释：来自大尺度的风和云之间的相互作用或者被一个弱磁场内部的湍流。
扎德在一份声明中说，“我们知道许多关于在我们自己星系中心中的细丝，现在星系外的细丝正在开始作为银河系外细丝的新群出现，尽管广袤不同的环境两种细丝种群的支撑的物理学机理是类似的。这些天体是同一个家族的部分，但银河系外的细丝是更老的、遥远的表亲-------我意思是在时间和空间中非常遥远的表亲”。
自从第一次发现银河系的细丝以来，扎德已经用射电望远镜来确定这些特征是由被困在磁场内并以接近光速振动的电子组成。
但了解这些位于距离地球10亿光年数千个星系集中的星系团中的细丝怎样形成了要调查新的细丝群。特别有趣的是这些星系中的一些是活跃的似乎正在形成大尺度的磁细丝的射电星系。
扎德在声明中说，“在这么多年研究我们自己银河中心的细丝之后，我极端兴奋来看这些辉煌美丽的结构，因为我们在宇宙中其他地方发现了这些细丝，它暗示某些普遍的正在发生的东西”。
一个家族相似性的细丝
新发现的银河系外的细丝的群像那些围绕我们星系中心的黑洞发现的细丝一样，但拥有一些关键区别。
特别是这个星系团中的细丝比银河系中的那些远更大，更长100到10000倍之间。有些银河系外的细丝长达200个秒差距，这大约是65万光年。然而，尽管它们的更大尺寸，星系团中的细丝拥有在银河系的细丝中看到的相同长宽比，而且两组细丝似乎以相同的方式传输能量。
星系团中的细丝悬挂开黑洞的喷射。
离黑洞射流更近，细丝中的电子是更高能量的，随它们沿着细丝旅行失去能量。这一趋势表明尽管黑洞喷射可能正在加速电子到光速，提供这些粒子来形成这些细丝，但其他一些未知的过程正在沿着令人难以置信的细丝长度发射粒子。
扎德说，“其中一些有惊人的长度，高达200个秒差距，大约是比我们的整个银河系更大四或五倍，值得注意的是它们的电子一起呆在一个如此长的尺度上。如果一个电子以光速沿着细丝的长度旅行，它将要用70万年。而它们不以光速旅行”。
银河系外的新细丝群似乎也比它们的银河系亲戚要古老得多，磁场也更弱。
一个简单的交互
扎德和他的同事们提出这些细丝可能是像气体云或尘埃和星系风等障碍之间的简单相互作用的结果，银河风是从新形成的大质量恒星或从超大质量黑洞的影响浮现的高速恒星风。随这些风缠住这些气体和尘埃云它们产生一个彗星状的尾巴。
扎德说，“风来自随星系本身旋转星系的运动。这就像当你把手从一辆正在行驶的汽车的窗户里伸出去时一样。外面没有风，但你感觉这个空气移动。当星系移动时，它创造可能正在推动穿过宇宙射线粒子是相当松散的地方。它扫描这些物质并创建一个丝一样的结构”。
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然而，当该团队模拟了一个湍流的内星团环境时，长的细丝状结构发展了，指向一种替代的创造机制。随射电星系移动，它们的引力影响激发这种介质，创造漩涡的等离子体涡旋。然后，弱磁场包住这些涡流，这将磁场拉伸出去并放大它们，最终将磁场变成长细丝。
甚至有两种潜在的形成机制，扎德仍然被这些细丝着迷。
他说，“我们星系之外的所有这些细丝是非常老的，它们几乎来自我们宇宙的一个不同纪元，而发信号银河系居民细丝的形成存在一个共同的起源。我想这是惊人的”。
该小组的研究于11月2日发表在《天体物理学杂志快报》上。
