天文学家发现偏振冲击波撼动了宇宙网

ICRAR的研究人员在宇宙最大的宇宙结构中发现了诱人的磁场证据。宇宙网（Cosmic Web）是一个包含气体、星系和缠绕在宇宙空隙周围的相互连接的丝状物和团状物的网络，横跨数百万光年，代表了宇宙的最大尺度。天体物理学家在20世纪60年代就已经预测到了，20世纪80年代的计算机模型为这个庞大的网络提供了一个直观的表现。

伴随着3个不同的宇宙网（气体、射电和磁力）观测的合成图像。

近几十年来，天文学家在绘制宇宙网络图方面取得了重大进展，这为回答该领域一些最重要的问题开辟了新的途径。其中一个特别感兴趣的领域是研究宇宙尺度的磁场及其在塑造星系和宇宙结构方面的作用。

发表在《科学进展》上的新研究，由国际射电天文研究中心（ICRAR）领导，与澳大利亚国家科学机构CSIRO合作，正在帮助我们进一步了解这些宇宙磁场。

来自西澳大利亚大学（UWA）ICRAR节点的Tessa Vernstrom博士是这项研究的主要作者，她将磁性描述为自然界的一种基本力量。

显示宇宙网磁场的合成图像，特点是拉出了无线电数据的堆叠方式。资料来源：Vernstrom等人，2023年

"磁场充斥着宇宙--从行星和恒星到星系之间的最大空间。然而，宇宙磁力的许多方面还没有被完全理解，特别是在宇宙网中看到的规模。"Vernstrom博士说："当物质在宇宙中融合时，它产生的冲击波加速了粒子，放大了这些星系间的磁场。"

她的研究记录了来自宇宙网的无线电发射--这是强烈冲击波的第一个观测证据。这种现象以前只在宇宙中最大的星系团中观察到，并被预测为整个宇宙网中物质碰撞的'特征'。

"这些冲击波会发出无线电辐射，这应该导致宇宙网在无线电频谱中'发光'，但由于信号非常微弱，它从未真正被最终检测到。"

来自西澳大利亚的默奇森广域阵列（MWA）射电望远镜的数据为这项研究提供了全天空的射电图。

Vernstrom博士的团队在2020年开始搜索宇宙网的"无线电辉光"，最初发现的信号可以归结为这些宇宙波。

然而，由于这些最初的信号可能包括冲击波以外的星系和天体的发射，Vernstrom选择了一种背景"噪音"较小的不同信号类型--偏振射电光。

"由于很少有来源发射偏振射电光，我们的搜索不容易受到污染，我们已经能够提供更有力的证据，证明我们在宇宙中最大的结构中看到来自冲击波的发射，这有助于证实我们关于这种大规模结构的增长模型。"

宇宙网磁场模拟视频中的截屏。蓝色和绿色给出了模拟中磁场的（增长）强度，而红色则标志着气体温度。

这项研究利用了来自全球磁离子介质调查、普朗克遗产档案、欧文斯谷长波长阵列和默奇森广域阵列的数据和全天空无线电图，将数据堆叠在宇宙网中已知的集群和丝状物上。

堆叠方法有助于加强图像噪声之上的微弱信号，然后将其与通过Enzo项目产生的最先进的宇宙学模拟进行比较。

这些模拟是第一个包括对作为这项研究的一部分观察到的宇宙冲击波的偏振射电光的预测。

我们对这些磁场的理解可以用来扩展和完善我们关于宇宙如何增长的理论，并有可能帮助我们解决宇宙磁力的起源之谜。