ICRAR的研究人員在宇宙最大的宇宙結構中發現了誘人的磁場證據。宇宙網（Cosmic Web）是一個包含氣體、星系和纏繞在宇宙空隙周圍的相互連接的絲狀物和團狀物的網絡，橫跨數百萬光年，代表了宇宙的最大尺度。天體物理學家在20世紀60年代就已經預測到了，20世紀80年代的計算機模型為這個龐大的網絡提供了一個直觀的表現。

伴隨著3個不同的宇宙網（氣體、射電和磁力）觀測的合成圖像。

近幾十年來，天文學家在繪製宇宙網絡圖方面取得了重大進展，這為回答該領域一些最重要的問題開闢了新的途徑。其中一個特別感興趣的領域是研究宇宙尺度的磁場及其在塑造星系和宇宙結構方面的作用。

發表在《科學進展》上的新研究，由國際射電天文研究中心（ICRAR）領導，與澳大利亞國家科學機構CSIRO合作，正在幫助我們進一步了解這些宇宙磁場。

來自西澳大利亞大學（UWA）ICRAR節點的Tessa Vernstrom博士是這項研究的主要作者，她將磁性描述為自然界的一種基本力量。

顯示宇宙網磁場的合成圖像，特點是拉出了無線電數據的堆疊方式。資料來源：Vernstrom等人，2023年

“磁場充斥著宇宙–從行星和恆星到星系之間的最大空間。然而，宇宙磁力的許多方面還沒有被完全理解，特別是在宇宙網中看到的規模。”Vernstrom博士說：”當物質在宇宙中融合時，它產生的衝擊波加速了粒子，放大了這些星系間的磁場。”

她的研究記錄了來自宇宙網的無線電發射–這是強烈衝擊波的第一個觀測證據。這種現像以前只在宇宙中最大的星系團中觀察到，並被預測為整個宇宙網中物質碰撞的’特徵’。

“這些衝擊波會發出無線電輻射，這應該導致宇宙網在無線電頻譜中’發光’，但由於信號非常微弱，它從未真正被最終檢測到。”

來自西澳大利亞的默奇森廣域陣列（MWA）射電望遠鏡的數據為這項研究提供了全天空的射電圖。

Vernstrom博士的團隊在2020年開始搜索宇宙網的”無線電輝光”，最初發現的信號可以歸結為這些宇宙波。

然而，由於這些最初的信號可能包括衝擊波以外的星系和天體的發射，Vernstrom選擇了一種背景”噪音”較小的不同信號類型–偏振射電光。

“由於很少有來源發射偏振射電光，我們的搜索不容易受到污染，我們已經能夠提供更有力的證據，證明我們在宇宙中最大的結構中看到來自衝擊波的發射，這有助於證實我們關於這種大規模結構的增長模型。”

宇宙網磁場模擬視頻中的截屏。藍色和綠色給出了模擬中磁場的（增長）強度，而紅色則標誌著氣體溫度。

這項研究利用了來自全球磁離子介質調查、普朗克遺產檔案、歐文斯谷長波長陣列和默奇森廣域陣列的數據和全天空無線電圖，將數據堆疊在宇宙網中已知的集群和絲狀物上。

堆疊方法有助於加強圖像噪聲之上的微弱信號，然後將其與通過Enzo項目產生的最先進的宇宙學模擬進行比較。

這些模擬是第一個包括對作為這項研究的一部分觀察到的宇宙衝擊波的偏振射電光的預測。

我們對這些磁場的理解可以用來擴展和完善我們關於宇宙如何增長的理論，並有可能幫助我們解決宇宙磁力的起源之謎。