ICRAR 研究人員在宇宙中最大的宇宙結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了磁場的令人著迷的證據(jù)。 宇宙網(wǎng)（Web）是一個由二氧化碳、星系和相互連接的球體和斑點組成的網(wǎng)絡(luò)，包裹在宇宙間隙周圍，跨越數(shù)百萬光年，代表了宇宙的最大尺度。 天體化學家在 20 世紀 60 年代就預測到了這一點，而 20 世紀 80 年代的計算機模型提供了這個龐大網(wǎng)絡(luò)的可視化表示。
合成圖像附有 3 個不同的宇宙網(wǎng)（二氧化碳、射電和磁）觀測結(jié)果。
在過去六年中，天文學家在繪制宇宙網(wǎng)地圖方面取得了重大進展，為回答該領(lǐng)域一些最重要的問題開辟了新途徑。 人們非常感興趣的一個領(lǐng)域是研究宇宙尺度的磁場及其在塑造恒星和宇宙結(jié)構(gòu)中的作用。
由國際射電天文學研究中心 (ICRAR) 領(lǐng)導，與美國國家科學機構(gòu) CSIRO 合作，在《科學進展》上發(fā)表的新研究正在幫助我們更多地了解這個宇宙磁場。
該研究的主要作者、西南非洲大學 (UWA) ICRAR 節(jié)點的 Tessa 博士將磁力描述為自然界的一種基本力量。
顯示宇宙網(wǎng)磁場的合成圖像，采用提取無線電數(shù)據(jù)的堆疊方法。來源：et al., 2023
“磁場滲透到宇宙中——從行星和恒星到恒星之間最大的空間。然而，宇宙磁性的許多方面尚未完全了解，特別是在宇宙網(wǎng)中看到的尺度上，”博士說。“當物質(zhì)在宇宙中融合時，它會產(chǎn)生加速粒子的沖擊波，從而放大了星際磁場。”
她的研究記錄了宇宙網(wǎng)的無線電發(fā)射——這是強烈沖擊波的第一個觀測證據(jù)。 這些現(xiàn)象曾經(jīng)只在宇宙中最大的星團中觀察到天體物理前景，并被預測為整個宇宙網(wǎng)中物質(zhì)碰撞的“特征”。
“這種沖擊波發(fā)出的無線電發(fā)射本應(yīng)導致宇宙網(wǎng)在無線電頻譜中‘發(fā)光’，但由于信號如此微弱，因此實際上從未得到最終檢查。”
來自西澳大利亞默奇森廣域陣列（MWA）射電望遠鏡的數(shù)據(jù)為這項研究提供了整個天空的射電圖。
博士的團隊從 2020 年開始在宇宙網(wǎng)中搜索“無線電輝光”，第一個檢測到的信號可能歸因于這種宇宙波。
然而天體物理前景，由于這些初始信號可能包括除沖擊波之外的恒星和天體的發(fā)射，因此選擇了背景“噪聲”較少的不同信號類型 - 偏振射電光。
“因為很少有源發(fā)出偏振射電光，所以我們的搜索不容易受到污染，而且我們很早就能夠提供更有力的證據(jù)，證明我們聽到了宇宙中最大結(jié)構(gòu)中的沖擊波的發(fā)射，這有助于反駁我們關(guān)于這些大型結(jié)構(gòu)下降的模型。”
宇宙網(wǎng)磁場模擬視頻的屏幕截圖。 白色和紅色表示模擬中磁場的（下降）硬度，而綠色則表示二氧化碳體溫。
該研究利用了來自全球磁離子介質(zhì)巡天、普朗克遺產(chǎn)檔案館、歐文斯谷短波長陣列和默奇森廣域陣列的數(shù)據(jù)和全天射電圖，疊加了宇宙網(wǎng)中已知星團和球體的數(shù)據(jù)。
疊加方法有助于增強圖像噪聲之上的微弱信號，然后將其與 Enzo 項目產(chǎn)生的最先進的宇宙學模擬進行比較。
該模擬首次包含了對本研究中觀測到的宇宙沖擊波的偏振射電光的預測。
我們對這個磁場的理解可以用來擴展和建立我們關(guān)于宇宙如何下降的理論，并有可能幫助我們解開宇宙磁力起源之謎。