銀河內外紛紛擾擾，神秘細絲從何而來？黑洞是否又貢獻了他的力量？

跨越時空的壁壘，遙遠星團中竟有我們銀河成員的表親！神秘細絲的面紗能否被揭開？

圖解：長長的磁性細絲從黑洞的噴流中噴出。圖源：credit

天文學家發現了懸挂在銀河系中心的巨大、高度有組織的磁性細絲的遠親，這一發現可能有助于科學家最終解釋這些神秘的結構。

這些細絲懸挂在銀河系中心的超大質量黑洞周圍。現就職于伊利諾伊州西北大學的天體物理學家法Farhad·Zadeh于20世紀80年代首次發現了這些結構，當時這些結構讓他感到困惑和著迷。今年早些時候，紮德在一個遙遠的星系中發現了大約1000根類似的細絲，這爲那些神秘的結構提供了一條新的線索。這些磁性細絲成對或成簇出現，有時甚至堆疊在一起，間隔相等。通過將這些遙遠的細絲與他之前的發現進行比較，Zadeh和他的同事現在對這些細絲的起源提出了兩種可能的解釋：一種是大規模風和雲之間的相互作用，另一種是弱磁場內的湍流。

圖解：發音爲射手座A星被認爲是我們銀河系中心超大質量黑洞的所在地。磁性細絲可能是由從黑洞噴射的高速粒子引起的。圖源：Earthsky

Zadeh在一份聲明中說：“我們對銀河系中心的細絲了解很多，現在外部星系的細絲開始以新的銀河外細絲群的形式出現。盡管環境大不相同，但這兩種細絲種群的潛在物理機制是相似的。這些物質都屬于同一家族的一部分，但銀河系外的細絲是更古老的遠房表親——我指的是在時間和空間上非常遙遠的表親。”

自從第一次發現銀河系的細絲以來，Zadeh就使用射電望遠鏡確定這些特征是由被困在磁場中並以接近光速振動的電子組成的。

但是，要了解這些細絲是如何形成的，需要研究位于距離地球10億光年的數千個星系團中的新細絲種群。特別有趣的是，其中一些星系是活躍的射電星系，似乎正在形成大規模的磁性細絲。

圖解：該圖是一個遙遠星系，其中心有一個活躍的類星體。類星體釋放出的能量由超大質量黑洞産生。利用哈勃太空望遠鏡觀測到黑洞附近的熾熱輻射壓力以光速的一小部分將物質推離星系中心。“類星體風”每年推動數百個太陽質量的物質。圖源：NASA

紮德在聲明中說：“在研究了我們銀河系中心的細絲這些年後，我非常興奮地看到了這些極其美麗的結構。因爲我們在宇宙的其他地方發現了這些細絲，這暗示著一些普遍的事情正在發生。”

具有家族相似性的細絲

新發現的銀河外細絲群與我們銀河系中心黑洞周圍發現的細絲群相似，但有一些關鍵區別。

特別是，這個星系團中的細絲比銀河系中的細絲大得多，長100到10000倍。其中一些銀河外細絲長達200秒差距，大約65萬光年。然而，盡管星系團中的細絲尺寸較大，但它們具有與銀河系細絲相同的長寬比，而且這兩組細絲似乎以相同的方式傳輸能量。

圖解：藝術家對宇宙細絲的描繪：星系和暗物質組成的巨大橋梁將星系團相互連接。星系在螺旋狀軌道上向位于其末端的大型星系團傾斜。當它們向我們移動時，它們的光看起來是藍移的，而當它們離開時，光看起來是紅移的。圖源：scitechdaily

星系團中的細絲懸挂在黑洞的噴流上。

在靠近黑洞噴流的地方，細絲中的電子能量更大，在沿著細絲行進時會失去能量。這一趨勢表明，盡管黑洞噴流可能將電子加速到光速，提供粒子形成這些細絲，但其他一些未知的過程是沿著細絲的驚人長度發射粒子。

Zadeh說：“其中一些星系的長度驚人，高達200千帕秒差距，大約是我們整個銀河系大小的四到五倍。值得注意的是，它們的電子在如此長的範圍內保持在一起。如果一個電子沿著細絲的長度方向以光速傳播，那將需要70萬年的時間。而且它們不以光速傳播。”

新的河外細絲種群似乎也比它們的銀河系親屬更古老，磁場也更弱。

簡單的交互

Zadeh和他的同事認爲，這些細絲可能是氣體或塵埃雲等障礙物與星系風之間簡單相互作用的結果，星系風是新形成的大質量恒星或超大質量黑洞産生的高速恒星風。當這些風包裹著這些氣體和塵埃雲時，它們會産生一個彗星狀的尾巴。

圖解：流線顯示了銀河系大質量黑洞周圍塵封環的彩色圖像上分層的磁場。磁場與塵埃結構的形狀密切相關。圖源：NASA

Zadeh說：“風來自星系自轉時的運動，這就像你把手伸出一輛行駛中的汽車的車窗。外面沒有風，但你感覺到空氣在移動。當星系移動時，它會産生風，風可能會穿過宇宙射線粒子相當松散的地方。它會掃過物質，形成絲狀結構。”

然而，當該團隊模擬團簇內湍流環境時，長的絲狀結構發展起來，指向了另一種産生機制。當射電星系移動時，它們的引力影響會攪動這種介質，産生等離子體的漩渦。然後，弱磁場包裹在這些渦流周圍，將磁場拉伸並放大，最終將磁場轉化爲細絲。

即使有兩種潛在的形成機制，Zadeh仍然對細絲著迷。

他說：“我們銀河系外的所有這些細絲都非常古老。它們幾乎來自我們宇宙的另一個時代，但向銀河系居民發出信號，表明細絲的形成有一個共同的起源。我認爲這很了不起。”

BY:Robert Lea

FY: 武薇

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