星系团是宇宙中最大的结构之一，它们可以由数以千计的星系组成，每个星系都有数十亿颗恒星。由荷兰莱顿大学(Leiden University)领导的一个国际研究小组，绘制出九个巨大星系团的碰撞图。碰撞发生在70亿年前，可以观察到，因为它们将粒子加速到高速。这是第一次研究如此遥远星系团之间的碰撞，并在《自然·天文学》期刊上发表了其研究发现，当星系团碰撞合并时，它们之间的粒子被加速到几乎接近光速。
加速粒子与星系团中的磁场接触时会发出无线电波，到目前为止，望远镜还不够强大，不足以接收来自遥远碰撞星系团的无线电波。但多亏了荷兰-欧洲LOFAR连接天线网络和每个星团8小时的“曝光时间”，研究人员第一次能够从遥远的星团收集详细数据。数据显示，除其他外，来自遥远碰撞星团的射电辐射，比之前预期的更亮。根据流行的理论，星团射电辐射来源于被湍流运动加速的电子。
研究带头人、莱顿大学(荷兰)博士生加布里埃拉·迪·杰纳罗补充说：因此，我们认为碰撞引起的湍流和漩涡足够强大，足以在年轻的宇宙中加速粒子。此外，远距离星系团的磁场与之前研究的近距离星系团磁场一样强。根据合著者、磁场专家Gianfranco Brunetti的说法，这是意想不到的：我们还不知道在一个仍然年轻的宇宙中，这些磁场是如何如此强大的，但研究对它们的起源提供了重要限制。预计未来对遥远星团的观测将提供更多洞察，在今天的宇宙中，磁场弥漫在星系团中。
根据法拉第旋转的测量，磁场的强度只有几个微高斯。观测到的兆秒级射电发射，即射电晕和射电遗迹，也提供了星系团磁场的证据。它们通常出现在合并系统中，其特征是具有陡峭的射电频谱Sν(α<−1，其中Sν∝να和ν是观测频率)。人们普遍认为，磁流体力学湍流和冲击波(Re)加速了宇宙射线，并产生了射电晕和遗迹。星系团中磁场的起源和放大还不是很清楚，有人提出，湍流驱动小规模发电机放大种子磁场（这些磁场是原始的和/或由星系外流注入的，如活动星系核、星暴或星系风）。
在高红移时，由于逆康普顿散射的损失和距离变暗的影响，射电晕预计会很微弱。此外，很难获得法拉第旋转测量值。如果检测到，遥远的射电晕提供了研究磁场放大的另一种工具。本研究利用低频射电阵列观测，揭示了当宇宙只有现在年龄的一半时，大质量星系团中的弥漫射电发射，样本出现比例约为50%。高射电亮度表明这些星系团与邻近星系团具有相似的磁场强度，表明在星系团形成的第一阶段磁场放大速度很快。
博科园｜研究/来自：荷兰天文研究学院
参考期刊《自然·天文学》
DOI: 10.1038/s41550-020-01244-5
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