与太阳系一样近,小天体经常与行星相撞;远至其他星系,黑洞、中子星等致密恒星在引力作用下发生碰撞合并;恒星星系之间也会发生碰撞。
以我们的银河系为例。在大约100亿年的历史中,它与许多卫星星系发生了碰撞,或者说是单边吞并过程。然而,再过3到40亿年,就会出现一个与之相当甚至更大的星系——仙女座星系,将与银河系发生史诗般的碰撞。没有人知道两个巨大的星系将如何合并在一起。研究它的最好方法是观察其他星系之间的并合,这可能是我们将要面对的未来。
在大约30亿光年外,正在上演着这壮观的一幕。Abell1758是一个星系团,它包含4个星系,它们成对聚集并且彼此靠近。其中,北部的星系团被命名为Abell1758N,而南部的星系团被命名为Abell1758S。据观察,两者已经进入合并前夕。
2019年,美国宇航局利用钱德拉X射线亿年前已经完全碰撞,并且由于惯性的影响而继续前行。不过,它们并不会“擦肩而过”,在引力的作用下,AG平台真人 真人AG 平台官网它们会再次靠近,最终融合在一起。而南方的Abell1758S正在为第一次碰撞做准备。
值得注意的是,在这两对碰撞星系中,科学家们都发现了无线电发射晕。此前,科学家们已经在阿贝尔0399和阿贝尔0401两个星系团中发现了这种射电晕,而阿贝尔1758是第二次发现这种结构,并在两个星系之间建立了低频段。电磁波的“桥梁”。据科学家介绍,这种光晕是由星系并合引起的电子加速形成的,这也从侧面印证了星系的磁场。在阿贝尔1758年,相距600万光年的电子相互加速,然后碰撞,砰的一声,形成了光晕。
为了研究这个射电桥的特性,荷兰莱顿天文台的AndreaBotteon带领他的团队使用了国际先进的低频阵列射电望远镜(LOFAR)来研究这个无线电桥的特性。Abell1758进行了观察。正是利用LOFAR强大的观测能力,他们在144MHz频段发现了Abell1758N和Abell1758S之间的射电桥。AG平台真人 真人AG 平台官网
在他们发表在《英国皇家天文学会月刊》上的论文中,他们说:“我们现在已经确定这两个系统之间确实存在一个巨大的无线电桥,这一直处于初步提议阶段。这是迄今为止迄今为止在星系团中发现的第二个大型射电桥,在LOFAR144MHz图像中可以非常清楚地看到它,在553MHz图像中也可以看到它。”
科学家认为,AG平台真人 真人AG 平台官网这是星系磁场作用的结果。巨大的磁场起到同步加速器的作用,电子被加速到相对论级别的速度,然后产生低频无线电辐射,被我们观测到。
(图片说明:科学家分别用钱德拉X射线望远镜和LOFAR拍摄到abell1758)
此外,也有人认为这些电子是通过费米加速机制获得如此惊人的速度。所谓费米加速,是指星际气体湍流引起的磁场流动为电子提供加速动力。当这种动量足够大时,电子达到相对论速度,形成无线电桥。而对于正在合并的两个星系团来说,这样的湍流根本不用担心。两者产生的湍流和冲击波足以将电子加速到这样的速度。
Botteon的团队也认真考虑过这种可能性,认为如果这里的几个星系之间确实存在引力相互作用,费米加速的可能性会很大。同时,他们还提供了另外两个可以有力证明这一点的证据。
根据去年的一项发现,LOFAR正在拍摄和研究一组低质量的星系合并图像。结果,只在其中一个星系周围发现了射电晕,并没有射电桥的迹象。
在用LOFAR观测的同时,科学家们还用NASA的钱德拉X射线望远镜观测到了它。结果表明,电桥在X射线波段的性能与费米加速机制预测的情况高度一致。
此外,在分析了Abell0399和Abell0401的合并后,研究人员得出结论,仅仅依靠磁场不足以覆盖如此广阔的区域。同时,利用计算机模拟,他们还发现冲击波产生的加速效应与LOFAR的观测数据是一致的。
所以,至少电子不是纯粹被磁场加速的。也许是两者的结合。磁场确实可以在星系之间数百万光年的范围内发挥作用,但它们也离不开两者共同推动的激波和湍流,共同构建了这样的射电桥。
Botteon等人也在论文中指出:“到目前为止,我们只在两个星系团中发现了这样的射电桥。它们是目前我们在宇宙中发现的最庞大的结构之一。很可能是Born在星系团并合初期物质形成的湍流和冲击波中,最终在星系团之间释放出无线电波和X射线。”
星系并合是宇宙中最剧烈的事件之一,其持续的时间跨度长达数亿年,所以我们现在不可能见证一个完整的并合过程,而我们只能通过观察不同阶段的合并事件将这个过程联系在一起。在这个过程中,必然会出现很多人类所不知道的现象,而这也是宇宙给我们上的最生动的一课。星系并合中有许多神奇的现象等待我们去发现和研究。至于最终能获得多少有用的信息,那就要看人了。AG真人 AG平台AG真人 AG平台AG真人 AG平台