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遍布宇宙的财富8号app最新无形磁场

作者:admin      发布日期:2020-07-18   点击:

天文学家发现,财富8号app最新磁场遍布宇宙的大部门地区,如果这些磁场可以追溯到大爆炸时代,一个紧张的宇宙学谜题也许就会因而迎刃而解。

这些磁场的存在好似有些稀里糊涂——来自与冰箱磁贴同样的实体——环绕着地球、太阳和全体星系。20 年前,天文学家最先在星系团中探测到磁场,包罗星系之间的空间。良多隐形的磁力线就像指纹一样找常,穿梭于星系空间。

2019 年,天文学家终于乐成对星系团之间的宽敞空间举办了探测。这是一个越发稀少的空间地区,在哪里,他们发现白迄今为止最大的磁场:长度达 1000 万光年的磁化空间,凌驾宇宙网的一整条 “纤维”!

操作同样的技巧,天文学家在宇宙的其他处所发现白第二条磁化 “纤维”,但这也许只是今朝人类能看到的 “冰山一角”。

题目是:这些重大的磁场从何而来?

天体物理学家对宇宙磁场举办了开始辈的计较机摹仿,财富8号app口子很明明,这与单个星系的勾当、单次爆炸,可能超新星风没有相干,而且远远不止于此。

一种也许是,宇宙中的磁力是原始的,可以追溯到宇宙的落生。在这种环境下,弱磁性理当无处不在,乃至存在于宇宙网的 “朴陋”(void)中。在天文学中,朴陋是指纤维状布局之间的空间,堪称宇宙中最暗中、最空旷的地区,无所不在的磁力会在星系和星系团中孕育出更强的磁场。

原始磁力也也许有助于办理另一个宇宙学艰巨:哈勃斗嘴(Hubble tension)。这也许是宇宙学中最热点的话题之一。

哈勃斗嘴题目的焦点是,依照已知的因素,财富8号苹果app宇宙膨胀的速率好似明明快于预期。本年 4 月,宇宙学家卡尔斯顿 · 让达齐克(Karsten Jedamzik)和列翁 · 波戈相(Levon Pogosian)在线颁发了一篇论文,今朝正在接收评审。他们在论文中指出,早期宇宙的弱磁场也许导致了今日所见到的宇宙膨胀速率比理论值更快。

原始磁场对哈勃斗嘴的表明简捷明白,甚至于让达齐克和波戈相的论文敏捷引发了人们的留神。这是一篇优胜的论文,设法很不。

该概念还必要更多的反省,以确保早期的磁场不会影响其他宇宙学运算,纵然这个设法在纸面上可行,钻研职员也必要寻到原始磁场简直凿证据,以肯定这就是塑造宇宙的缺失身分。

尽量云云,在这么多年来对哈勃斗嘴的接头中,险些没有人思考过磁场身分,财富8号app怎么样这好似有些稀疏。大大都宇宙学家险些不会思考磁场。“每小我私人都知道这是一个很大的艰巨”,几十年来,宇宙学家都没法判定磁场是否真的广泛存在,以及是否真的是宇宙的原始构成部门,因而他们根基上不会存眷这方面。

与此同时,天体物理学家一向在网络数据。这些证据的重量使他们中的大大都人揣摩,磁场切当无处不在。

宇宙的 “磁性之魂”

人类操作天然磁化的岩石建筑指南针的汗青已稀有千年。1600 年,英国科学家威廉 · 吉尔伯特(William Gilbert)通过对磁石的钻研,以为磁石的磁力 “彷如魂灵”。他精确地展望地球自己是一块 “重大的磁铁”,而自然磁石会 “朝向地球的南北极”。

只要有电荷流动,就会产生磁场。譬喻,地球的磁场来自于其内部的 “发电机”,财富8号怎么样即在地核中熔融铁对流行径所产生的电流。冰箱磁贴和磁石的磁场来自环绕其构成原子旋转的电子。

宇宙学摹仿对磁场怎样渗出到星系团中给出了两种也许的表明。左边是大爆炸后刹时弥散在宇宙中的同一 “种子”田。在右边,天体形成过程(譬喻恒星形成和物质流入超大质量黑洞)会产生磁化风,这些风会从星系中溢出。

然而,一旦行径中的带电粒子产生了 “种子”磁场,后者就可以与较弱的磁场团结,变得更大、更强。磁场 “有点像生命体”,由于磁场会接入全体可以捉住的自由能量源,并继承生长,它们可以撒播并影响其他地区,也会在哪里生长。

磁力是除引力之外独一能塑造宇宙大标准布局的力,由于惟独磁力和引力才气超过迢遥的间隔 “触及你”。比较之下,电场是局部、短暂的,小钱花吧app官网下载由于任那里所的正电荷和负电荷城市在团体上抵消。可是你没法消除磁场;它们每每会累积并保留下来。

然而,尽量有着云云大的能量,这些磁场依旧维持着 “低姿态”。它们是无形的,惟独对其他事物起浸染时才气发明到。荷兰莱顿大学的天文学家雷努特 · 范维伦(Reinout van Weeren)参加了近来对磁化纤维布局的探测,他说:“你不行能拍一张磁场的照片;它的道理不是如许的。”

在客岁颁发的一篇论文中,雷努特 · 范维伦和 28 位合著者揣度出在星系团 Abell 399 和 Abell 401 之间的纤维中存在磁场,由于他们探测到穿过个中的高速电子和其他带电粒子会改变倾向。当这些带电粒子的路径在磁场中扭曲时,它们会开释薄弱的 “磁阻尼辐射”(synchrotron radiation)。

磁阻尼辐射信号在低频无线电波下最强,这为国际低频阵列射电望远镜(LOFAR)的探测提供了前提。LOFAR 是一个漫衍在欧洲各地的射电望远镜收集,由 2 万个低频无线电天线构成。

LOFAR 由遍布欧洲的 20,000 个单独的无线电天线构成。

2014 年,LOFAR 团队仅用了 8 个小时就从纤维布局上网络了数据,但射电天文学界耗损了数年时刻来钻研怎样校准 LOFAR 的丈量值,火速应急app使这些数据一向悄悄守候着。地球的大气层会折射达到地面的无线电波,因而 LOFAR 就像站在游泳池底部调查宇宙一样。钻研职员跟踪天空中 “信标”(位置正确的无线电发射器)的摆动,并通过校正这种摆动使全体数据变得清晰,从而办理这个题目。当他们将去恍惚算法利用到纤维的数据时,他们马上看到了磁阻尼辐射开释的信号。

这个纤维布局看起来已经被完整磁化,而不只仅显现于从两头对向挪移的星系团四面。钻研职员今朝正在说明一个 50 小时的数据集,他们但愿从中浮现更多的细节。近来更多的视察发现,磁场已经延长到第二个纤维布局。钻研职员打算于近期颁发这项钻研成绩。

最少存在于这两个纤维中的重大磁场提供了紧张的新信息。“这激起了相等多的勾当,”雷努特 · 范维伦说,“由于此刻我们知道,这些磁场是相对较强的。”

一束穿过朴陋的光

如果这些磁场是在宇宙初期产生的,那么题目就酿成:它们是怎样产生的?人们对这个题目已经思索了很长时刻。

1991 年的理论提出,这些磁场也许是在电弱相变化时期显现的。电弱相变发生在大爆炸后的极短刹时,电磁力和弱核力疏散,不再归并成单一的电弱彼此浸染。另一些人则以为,磁场在质子形成后几微秒后才详细化。可能在那之后不久:已故的天体物理学家泰德 · 哈里森(Ted Harrison)在 1973 年提出了最早的原始磁天心理论,以为质子和电子的湍流等离子体也许导致了第一个磁场的形成。尚有一些人提出,在这统统发生之前,即在宇宙暴胀过程中,空间就被磁化了。宇宙暴胀是空间的发作性膨胀,据称是宇宙大爆炸的最先。尚有一种也许是,磁场直到大爆炸 10 亿年后,宇宙布局形成时才产生。

反省磁天心理论的要领是钻研最原始的星系间空间的磁场模式,好比纤维中宁静的部门和更空旷的朴陋。某些细节,好比磁场线是滑腻的、螺旋状的仍旧 “像纱线球一样处处曲折”(按瓦查斯帕蒂所说),以及模式在差异处所和差异标准上怎样变革,都携带着富厚的信息。我们可以用这些信息与理论和摹仿功效举办较量。譬喻,如果磁场在电弱相变时期显现,那么由此产生的磁场线理当是螺旋的,“就像开瓶器一样”。

题目是,我们很难探测到没有敦促任何对象的力场。早在 1845 年,英国科学家迈克尔 · 法拉第(Michael Faraday)就创立了一种探测磁场的要领,道理是线性偏振的光泽在穿过磁场时会发生旋转。“法拉第旋转”(又称 “法拉第效应”)的量取决于磁场的强度和光的频率。因而,通过丈量差异频率的偏振,我们就可以揣度出沿光波撒播倾向的磁性强度。如果在差异的处所如许做,你就可以建筑出(磁场的)三维舆图。

塞缪尔 · 维拉斯科 / Quanta 杂志

钻研职员已经最先行使 LOFAR 对 “法拉第旋转”举办大致的丈量,但望远镜很难判别出极其薄弱的信号。天文学家瓦伦蒂娜 · 维卡几年前计划了一种算法,通过将无数空空地区的丈量数据叠加在一路,从统计学上梳理出渺小的法拉第旋转信号。“道理上,这种要领可以利用于朴陋,”维卡说道。

当下一代射电望远镜于 2027 年投入行使的时辰,通过法拉第旋转探测磁场的技巧将真正腾飞。这是一个繁杂的国际项目,称为 “平方千米阵”(Square Kilometer Array,简称 SKA)。平方千米阵将形成一个很棒的法拉第旋转信号探测网。该阵列将由上千台射电望远镜构成,估计将探测到宇宙大爆炸之后第一代恒星和星系形成时发出的电磁波,浮现磁场在恒星和星系演化过程中的浸染,并探测暗能量产生的各种效应。

今朝,朴陋中存在磁性的独一证据是,天文学家在调查位于朴陋后方的耀变体时,没有调查到朝向地球的喷流。

耀变体是宇宙中最高能的征象之一,由来自于超大质量黑洞的伽马射线和其他高能的光泽及物质构成。当伽玛射线在太空中撒播时,它们偶然会与太古的微波发生碰撞,酿成电子和正电子。然后这些粒子熄灭,酿成低能量的伽马射线。

可是在 2010 年,瑞士日内瓦天文台的安德里 · 尼罗诺夫(Andrii Neronov)和伊夫根 · 沃夫克(Ievgen Vovk)提出,如果耀变体的豁亮光束穿过一个磁化的朴陋,低能量的伽马射线好似就会消散。磁场会使电子和正电子偏转到视线之外。因而,当它们衰变为低能伽马射线时,这些伽马射线就不会朝向地球。

毕竟上,当尼罗诺夫和沃夫克对另一个恰当位置的耀变体的数据举办说明时,他们看到了高能伽马射线,而不是低能伽马射线信号。瓦查斯帕蒂说:“信号的缺失才是真正的信号。”

“无信号”很难成为确实的证据,已经有钻研者提出了关于伽马射线消散的另一种表明。然而,后续的调查越来越指向尼罗诺夫和沃夫克的假说,即朴陋被磁化了。这是大都人的观点,最具有说服力的是,在 2015 年,一个团队将无数对耀变体的丈量数据叠加在朴陋后头,乐成地梳理出耀变体四周低能伽马射线的薄弱光晕。这种结果与预期的完整同等,即粒子在薄弱的磁场——丈量功效仅为冰箱磁贴强度的万亿分之一的百万分之一——影响下变得分手。

宇宙最大的谜团

惹人瞩目标是,这种原始磁场的正确强度也许恰是办理 “哈勃斗嘴”所必要的。钻研职员在一个弥漫等离子体的摹仿年青宇宙中插手弱磁场,发现等离子体中的质子和电子沿着磁场线航行,并在磁场强度最弱的地区积聚。这种聚积效应使带电的质子和电子团结成电中性的氢原子。这种团结被称为 “复合”(recombination),是宇宙落生早期的一种相变。

这个发现可以办理 “哈勃斗嘴”。宇宙学家通过调查复合过程中发出的迂腐辐射,计较出今日空间膨胀的速率。这束迂腐的鲜亮示了一个年青的宇宙,个中充溢了由声波在原始等离子体中振荡而形成的团块。如果因为磁场的聚积效应,复合的时刻比本来预想的更早,那么声波就不能提前撒播那么远,产生的团块也会更小。这意味着我们在天空中调查到的那些复适时代遗留的成团特性,其撒播间隔必然比钻研职员预想的更短。来自这些团块的光在被我们调查到时,所颠末的间隔也更短,意味着这些光一定穿越了膨胀更快的空间。“这就宛若在一个不绝扩大的外貌上奔腾;你走过的间隔会变短”。

功效就是,团块越小,意味着由此揣度出的宇宙膨胀速度就越高,而这一膨胀速度也更靠近超新星和其他天体现实上正在飞离的速率。

这也许会向我们浮现(磁场的)现实存在。计较功效表白,办理哈勃斗嘴所需的原始磁场强度简直与耀变体的视察功效,以及形成凌驾星系团和纤维的重大磁场合需的初始磁场的估量值同等。

“如果结论证实是精确的话,统统都可以串联起来”。



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