通过跨学科的合作与交流,我们能够突破传统思维的边界,开拓新的研究领域。

——院长致词

首页 > 科学研究 > 前沿信息

近日,天文学家在距地球约100亿光年的遥远星系团中发现了一个年龄达100亿年的巨型射电晕,这一发现对宇宙早期结构演化理论提出了重大挑战。该射电晕的物理特征突破了现有模型的预测边界:其横向尺度延伸约1.

本站发布时间:2025-07-03 14:51:11
注:部分名称可能翻译不全,如有问题可联系15163559288@163.com

该迷你光晕距离地球约100亿光年(红移z≈1.9),是目前发现最遥远的此类天体,将科学界已知的同类天体探测距离记录提升了一倍。此发现首次证明,作为宇宙最大结构之一的星系团,在其形成初期(约大爆炸后30亿年)即已浸没于高能粒子环境中。

该结构的观测特征包括:
1. 通过LOFAR低频射电望远镜(工作频率120-168 MHz)捕捉到的百万光年尺度的扩散射电辐射,其表面亮度比先前发现的邻近迷你光晕低2-3个数量级
2. 射电辐射弥散分布且不与任何特定星系相关联,排除活动星系核(AGN)主导的发射机制
3. 光谱指数α介于-1.2至-1.5之间(S_ν ∝ ν^α),符合同步辐射加速机制特征

星系团演化的新视角
该发现揭示:
① 星系团内介质早在宇宙早期(z>1)已存在大尺度磁场(强度0.1-1 μG)和高能电子(能量~10 GeV)的混合体系;
② 冷却流(cooling flow)与湍流再加速机制的耦合作用可能早于预期,暗示星系团核心区域存在未被探测到的微弱冲击波(Mach数M~2-3);
③ 超大质量黑洞(SMBH)反馈效率在早期宇宙可能比现有模型预测高5-10倍,每个反馈事件可释放达10^62 erg能量。

形成机制的突破性进展
两个主要理论模型的最新证据:
1. 中央AGN再加速模型:通过SMBH喷流注入的等离子体气泡(直径~50 kpc)与星团介质(ICM)相互作用,产生磁流体动力学湍流,将电子加速至相对论性能量
2. 原初宇宙线碰撞模型:星系团合并激波(速度~2000 km/s)使预存宇宙线质子(能量>1 TeV)发生pp碰撞,产生次级电子/正电子对,其冷却时标(~0.5 Gyr)与观测特征吻合

未来观测路线图
国际团队计划通过以下手段深化研究:
- 利用SKA-1低频阵列(50-350 MHz)进行深度积分(>100小时),绘制三维磁场拓扑结构
- 结合Chandra X射线数据,建立湍流速度功率谱(k^−5/3 到 k^−2 过渡区)与射电亮度分布的关联模型
- 部署事件视界望远镜(EHT)对中央SMBH进行230 GHz甚长基线干涉测量,量化喷流动能注入效率

此项突破性发现将推动修订《星系团演化的半解析模型》(SAMs),特别是调整能量注入参数η_AGN从0.1至0.25,以更好再现早期宇宙的高能现象。正如主要研究者所述:"我们正在揭开星系团作为宇宙粒子加速器的隐藏维度——这些结构不仅是暗物质的容器,更是跨越百亿年的高能物理实验室"。

Story Source:

Materials provided byUniversity of Montreal.Note: Content may be edited for style and length.

排行榜

备案号:京ICP备2023036195号-1

地址:北京市丰台区南三环西路16号2号楼

地址:山东省济南市历城区唐冶绿地汇中心36号楼

电话: 400-635-0567

北前院微信公众号