宇宙中最大的結構仍然因其創造的震撼而發光
來源：桑間濮上網
時間：2025-11-26 23:14:12
（神秘的宇宙因地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by Tessa Vernstrom and Christopher Riseley, The Conversation）：在最大的尺度上，宇宙是中最有序的網狀模式:星系被拉在一起形成星系團，星系團由細絲連接，大的的震鄭州金水區品茶喝茶海選崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務快速安排面到付款由空洞分隔。結構這些星團和細絲包含暗物質，創造以及氣體和星系等常規物質。發光
我們稱之為“宇宙網”，宇宙因我們可以通過用光學望遠鏡進行的中最大型調查來繪制星系的位置和密度，從而看到它。大的的震
我們認為宇宙網也滲透著磁場，結構磁場是創造由運動中的高能粒子產生的，并反過來引導這些粒子的發光鄭州金水區品茶喝茶海選崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務快速安排面到付款運動。我們的宇宙因理論預測，當重力將細絲拉在一起時，中最它會引起沖擊波，大的的震使磁場變得更強，并產生可以用射電望遠鏡看到的輝光。
在科學進展發表的新研究中，我們首次觀察到了成對星系團周圍的沖擊波以及連接它們的細絲。
過去，我們只觀測到這些直接來自星系團碰撞的無線電沖擊波。然而，我們相信它們存在于小星系群周圍，以及宇宙細絲中。
我們對這些磁場的了解仍然存在差距，例如它們有多強，它們是如何進化的，以及它們在這個宇宙網絡的形成中扮演了什么角色。
探測和研究這種輝光不僅可以證實我們關于宇宙大尺度結構如何形成的理論，還可以幫助回答關于宇宙磁場及其意義的問題。
挖掘噪音
我們預計這種射電輝光既非常微弱，又分布在很大的區域，這意味著直接探測它非常具有挑戰性。
更重要的是，星系本身要亮得多，可以隱藏這些微弱的宇宙信號。更困難的是，我們望遠鏡發出的噪音通常比預期的射電輝光大很多倍。
由于這些原因，我們不能直接觀察這些無線電沖擊波，而是必須發揮創造力，使用一種叫做疊加的技術。這是指將許多太暗而無法單獨看到的物體的圖像進行平均，從而降低噪聲，或者說增強噪聲之上的平均信號。
將許多圖像疊加在一起可以使感興趣的信號比背景噪聲更亮。Credit: Tessa Vernstrom, Author provided
那么我們堆疊了什么？我們發現超過600，000對星系團在太空中彼此靠近，因此很可能通過細絲連接在一起。然后我們將它們的圖像排列起來，這樣來自星團或它們之間區域的任何無線電信號——我們預計沖擊波會在那里——就會疊加在一起。
我們在2021年發表的一篇論文中首次使用了這種方法，數據來自兩臺射電望遠鏡:西澳大利亞的Murchison Widefield陣列和新墨西哥州的Owens Valley射電天文臺長波長陣列。之所以選擇這些衛星，不僅是因為它們幾乎覆蓋了整個天空，還因為它們在低無線電頻率下工作，在這種頻率下，信號預計會更亮。
在第一個項目中，我們有了一個激動人心的發現:我們發現了一對星團之間的輝光！然而，因為它是許多星團的平均值，所有星團都包含許多星系，所以很難確定信號來自宇宙磁場，而不是其他來源，如星系。
“令人震驚”的揭露
通常情況下，星系團中的磁場會因為湍流而變得混亂。然而，這些沖擊波迫使磁場有序，這意味著它們發出的射電輝光是高度極化的。
我們決定在偏振射電圖上進行疊加實驗。這有助于確定引起信號的原因。
來自規則星系的信號只有5%或更少的偏振，而來自沖擊波的信號可以有30%或更多的偏振。
在我們的新工作中，我們使用了來自全球磁離子介質巡天以及普朗克衛星的無線電數據來重復這個實驗。這些巡天幾乎覆蓋了整個天空，既有偏振的也有常規的射電圖。
我們在星團對周圍探測到非常清晰的偏振光環。這意味著星團的中心是去極化的，這是意料之中的，因為它們是非常動蕩的環境。
然而，在星系團的邊緣，磁場由于沖擊波而變得有序，這意味著我們看到了這個偏振光環。
我們還發現星系團之間有過量的高偏振光，比你想象的僅僅來自星系的要多得多。我們可以把這解釋為來自連接細絲的震動的光。這是第一次在這種環境中發現這種排放。
我們將我們的結果與最先進的宇宙學模擬進行了比較，這是同類模擬中第一次不僅預測了無線電發射的總信號，還預測了偏振信號。我們的數據與這些模擬非常一致，通過結合它們，我們能夠理解早期宇宙遺留下來的磁場信號。
將來，我們希望在宇宙歷史的不同時期重復這種探測。我們仍然不知道這些宇宙磁場的起源，但像這樣的進一步觀察可以幫助我們弄清楚它們來自哪里以及它們是如何演變的。
我們稱之為“宇宙網”，宇宙因我們可以通過用光學望遠鏡進行的中最大型調查來繪制星系的位置和密度，從而看到它。大的的震
我們認為宇宙網也滲透著磁場，結構磁場是創造由運動中的高能粒子產生的，并反過來引導這些粒子的發光鄭州金水區品茶喝茶海選崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務快速安排面到付款運動。我們的宇宙因理論預測，當重力將細絲拉在一起時，中最它會引起沖擊波，大的的震使磁場變得更強，并產生可以用射電望遠鏡看到的輝光。
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過去，我們只觀測到這些直接來自星系團碰撞的無線電沖擊波。然而，我們相信它們存在于小星系群周圍，以及宇宙細絲中。
我們對這些磁場的了解仍然存在差距，例如它們有多強，它們是如何進化的，以及它們在這個宇宙網絡的形成中扮演了什么角色。
探測和研究這種輝光不僅可以證實我們關于宇宙大尺度結構如何形成的理論，還可以幫助回答關于宇宙磁場及其意義的問題。
挖掘噪音
我們預計這種射電輝光既非常微弱，又分布在很大的區域，這意味著直接探測它非常具有挑戰性。
更重要的是，星系本身要亮得多，可以隱藏這些微弱的宇宙信號。更困難的是，我們望遠鏡發出的噪音通常比預期的射電輝光大很多倍。
由于這些原因，我們不能直接觀察這些無線電沖擊波，而是必須發揮創造力，使用一種叫做疊加的技術。這是指將許多太暗而無法單獨看到的物體的圖像進行平均，從而降低噪聲，或者說增強噪聲之上的平均信號。
將許多圖像疊加在一起可以使感興趣的信號比背景噪聲更亮。Credit: Tessa Vernstrom, Author provided
那么我們堆疊了什么？我們發現超過600，000對星系團在太空中彼此靠近，因此很可能通過細絲連接在一起。然后我們將它們的圖像排列起來，這樣來自星團或它們之間區域的任何無線電信號——我們預計沖擊波會在那里——就會疊加在一起。
我們在2021年發表的一篇論文中首次使用了這種方法，數據來自兩臺射電望遠鏡:西澳大利亞的Murchison Widefield陣列和新墨西哥州的Owens Valley射電天文臺長波長陣列。之所以選擇這些衛星，不僅是因為它們幾乎覆蓋了整個天空，還因為它們在低無線電頻率下工作，在這種頻率下，信號預計會更亮。
在第一個項目中，我們有了一個激動人心的發現:我們發現了一對星團之間的輝光！然而，因為它是許多星團的平均值，所有星團都包含許多星系，所以很難確定信號來自宇宙磁場，而不是其他來源，如星系。
“令人震驚”的揭露
通常情況下，星系團中的磁場會因為湍流而變得混亂。然而，這些沖擊波迫使磁場有序，這意味著它們發出的射電輝光是高度極化的。
我們決定在偏振射電圖上進行疊加實驗。這有助于確定引起信號的原因。
來自規則星系的信號只有5%或更少的偏振，而來自沖擊波的信號可以有30%或更多的偏振。
在我們的新工作中，我們使用了來自全球磁離子介質巡天以及普朗克衛星的無線電數據來重復這個實驗。這些巡天幾乎覆蓋了整個天空，既有偏振的也有常規的射電圖。
我們在星團對周圍探測到非常清晰的偏振光環。這意味著星團的中心是去極化的，這是意料之中的，因為它們是非常動蕩的環境。
然而，在星系團的邊緣，磁場由于沖擊波而變得有序，這意味著我們看到了這個偏振光環。
我們還發現星系團之間有過量的高偏振光，比你想象的僅僅來自星系的要多得多。我們可以把這解釋為來自連接細絲的震動的光。這是第一次在這種環境中發現這種排放。
我們將我們的結果與最先進的宇宙學模擬進行了比較，這是同類模擬中第一次不僅預測了無線電發射的總信號，還預測了偏振信號。我們的數據與這些模擬非常一致，通過結合它們，我們能夠理解早期宇宙遺留下來的磁場信號。
將來，我們希望在宇宙歷史的不同時期重復這種探測。我們仍然不知道這些宇宙磁場的起源，但像這樣的進一步觀察可以幫助我們弄清楚它們來自哪里以及它們是如何演變的。
