神秘星系间“桥梁”违背物理规律？纤维结构存在磁场

在宇宙的宏大图景中，我们看到的是一个巨大的结构：大量聚集的星系团星罗棋布，中间由等离子体和气体架起的桥梁，编织成一张巨大的宇宙之网。这些连接星系群落之间，编制巨大网络的连接通道，被形象地称作“纤维”（filaments），它们往往可以延伸上亿光年的距离，其中几乎没有恒星，有的只是尘埃，气体和很多以光速运动的电子。

即便是以接近光速的速度运行，考虑到这些“纤维”的巨大长度，它们应该最多只能在其中运行一小部分距离，然后就会失去继续前进的动力。但是最近，一个天文学家小组却在两个缓慢相互接近的星系团：“阿贝尔0399”和“阿贝尔0401”之间长长的纤维结构中观察到不同的情况。他们在其中发现一股电子流，似乎违背了以上的假设，因为这些电子流在纤维中的运动距离超过了1000万光年，这在物理学上可能吗？

根据发表在《科学》杂志上的相关论文，研究人员认为，这一似乎违反物理学规律的现象，或许与星系之间存在的磁场加速机制有关。这一微弱但确实存在的磁场为在纤维结构中运行的带电粒子提供了加速机制，使其运动距离比理论预计的超出10倍以上。

这是人类首次观察到星系团之间纤维结构中存在磁场的迹象，这将有助于我们重新思考粒子长距离运行的机制问题。

在于论文相配套的介绍视频中，研究员表示：“这是一个强度很低的磁场，比地球磁场弱100万倍以上。”但是这样的强度仍然足以使其中的带电粒子获得进行超长距离运动的加速机制。

巨大星系之间的气体桥梁

如果星系群是宇宙中的城市，那么“纤维”就像连接城市之间的高速公路。这幅图展示的是距离地球周围5亿光年内所有已知的星系群分布情况（注意：阿贝尔0399和阿贝尔0401不在其中）

“阿贝尔0399”和“阿贝尔0401”距离地球大约10亿光年，是两个相邻的星系团，星系团是有数百乃至数千个星系在引力作用下聚集在一起形成的集合体。在未来的数十亿年内，这两个巨大的庞然大物将有可能发生碰撞。目前这两者之间距离大约1000万光年，由前文提到的一道长长的等离子体桥梁连接。

在一项先前开展的研究中，格沃尼和同事们发现这两个星系群都拥有自己的磁场并不断向外释放无线电波。在这次的全新研究中，研究组希望找到线索，看看这一磁场是否向外延伸进入到两个星系群之间的“纤维”桥梁结构中。

借助一个被称作“低频阵列”（LOFAR）的射电望远镜阵列系统，研究组清晰地观察到一道长长的“射电脊”结构，连接在两个星系群之间。

在论文中，研究组写道：“这样的辐射需要存在相对论性（也即速度接近光速）的电子以及一个存在于连接两个星系群之间纤维结构中的磁场。”由于在这两个星系群之间的区域内并不存在其他明显的射电源，研究组得出结论，认为存在于纤维中的磁场最有可能是两个星系群的磁场的外延，正是这一磁场的存在，加速了纤维中的带电粒子流。

在进行了数次计算机模拟之后，研究组发现即便是相对强度很弱的磁场也可以产生足以实现强大粒子加速的机制，使得纤维结构内部的电子流可以运行远超理论预期的距离。但是研究组同时也警告称，这一结论只是根据当前证据得到的最有可能的解释，至于这是否就是这一神秘现象的真正本质，仍然需要进一步证实。好在，科学家们现在还有数十亿年的时间可以去解开谜团。

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