天文學家看到“磁化”宇宙中未被探索的隱藏面的“新窗口”
據外媒報導,新的觀測和模擬結果顯示,從星系團中最亮的星系的中心大質量黑洞發射的高能粒子噴流可以用來繪製看不見的星系團間磁場的結構。這些發現為天文學家提供了一個新的工具,用於調查星系團以前未曾探索過的方面。
當星系團通過與周圍物質的碰撞而成長時,它們在其稀薄的等離子體中產生弓形衝擊和搖擺。由這些活動引起的等離子體運動可以使星系團內的磁層垂下,形成磁力“虛擬牆”。然而,這些磁層只有在有東西與它們相互作用時才能被間接觀察到。因為根本難以確定這種相互作用,所以對星團內磁場的性質仍然知之甚少。研究人員非常需要一種新的方法來繪製/描述磁層。
包括九州大學研究生Haruka Sakemi(現在是日本國家天文台-NAOJ的研究員)在內的一個國際天文學家團隊,利用位於南非北卡魯沙漠的MeerKAT射電望遠鏡,觀測了合併星系團Abell 3376中的一個明亮星系——MRC 0600-399。MRC 0600-399位於6億多光年外的天鴿座方向,已知它有不尋常的噴射結構,彎曲成90度角。以前的X射線觀測顯示,MRC 0600-399是一個穿透主星系團的子星系團的核心,表明在主星系團和子星系團之間的邊界存在著強磁層。這些特徵使得MRC 0600-399成為研究噴流和強磁層之間相互作用的理想實驗室。
對MeerKAT的觀測揭示了噴流前所未有的細節,最引人注目的是,微弱的“雙鐮刀”結構從彎曲點的相反方向延伸,形成一個“T”形。這些新的細節表明,這是一次非常混亂的碰撞。需要進行專門的計算機模擬來解釋觀察到的噴流形態和可能的磁場配置。
九州大學的研究生Takumi Ohmura等研究人員在NAOJ的超級計算機ATRUI II上進行模擬,這是世界上最強大的專門用於天文計算的計算機。模擬假設了一個拱形的強磁場,忽略了雜亂的細節,如湍流和星系的運動。
這個簡單的模型提供了與觀測結果的良好匹配,表明模擬中使用的磁場模式反映了MRC 0600-399周圍的實際磁場強度和結構。更重要的是,它證明了模擬可以成功地代表基本的物理學,從而可以在其他天體上使用,以描述星系團中更複雜的磁場結構。這為天文學家提供了一種理解磁化宇宙的新方法,以及分析來自未來無線電觀測站(如平方公里陣列SKA)的高質量數據的工具。