在3.2亿光年之外的实验室里,研究等离子体物理学!宝妈论坛

更新时间:2019-06-19 12:51
我们已经看到了咖啡中牛奶的复杂模式,以及用勺子搅拌时蜂蜜的平滑程度。以下哪种情况最能描述集群中热气的行为?通过回答这个问题,美国宇航局桑德拉x射线天文台的一项新...

我们已经看到了咖啡中牛奶的复杂模式,以及用勺子搅拌时蜂蜜的平滑程度。以下哪种情况最能描述集群中热气的行为?通过回答这个问题,美国宇航局桑德拉x射线天文台的一项新研究加深了我们对星系团的理解。星系团是宇宙中最大的引力结构。星系团由三个主要组成部分组成:一个星系,数百万度的气体充满星系间空间,以及暗物质。

一组天文学家使用了一系列长时间观察晚期星系团(总计约两周),在空间尺度上探测气体特征,其距离相当于粒子相互碰撞的典型距离。这种测量有助于理解昏迷中热气体的粘度(粘度是指气体块相互之间对运动的阻力的技术术语)。领导这项研究的芝加哥大学的Irinazhuravleva说,研究结果表明,昏迷中气体的粘度比预期的要低得多。这意味着在小团热气体中很容易形成湍流,类似于咖啡杯中的漩涡运动。热气体在Chendra观察到的x射线中发出光,而这些气体的质量是星系团中所有组合星系质量的六倍。

虽然晚聚体团簇含有大量的热气体,但密度很低,粒子之间不经常相互作用。这种低密度的热气体无法在地球上的实验室中进行研究,因此科学家不得不依赖宇宙实验室,例如那些由后星系气体提供的实验室。用Chendra法在所能检测到的最小尺度上检测气体密度是否光滑,结果表明,即使在这些相对较小的尺度上也存在湍流,并且粘度很低。为了得出这些结论,研究小组集中在一个远离后发星系团中心的区域,那里的热气密度甚至低于中心的密度。

在这里,要与另一个粒子相互作用,这些粒子必须经过更长的距离-平均约100000光年。这个距离足够大,可以被Chendra探测到。也许最令人惊讶的一个方面是,我们可以在与3.2亿光年外物体中原子粒子的相互作用相关的尺度上研究物理,牛津大学的alexanderschekochihin(alexanderschekochihin)说。这种观测为利用团簇作为实验室研究热气体的基本特性提供了一个很好的机会。为什么后星系团簇中热气体的粘度如此之低?一种解释是,团簇磁场中存在小的不规则现象。

这些不规则现象使热气中的粒子偏转,这是由带电粒子(主要是电子和质子)组成的。这些偏转减小了粒子自由运动的距离,从而降低了气体的粘度。了解气体在团簇中的粘度以及湍流发展的容易程度,有助于科学家了解重要现象的影响,如碰撞和与其他团簇和系统簇的合并。这些强大事件产生的湍流可以用作热源,防止热气体在星团中冷却,形成数十亿颗新恒星。研究人员选择了昏迷簇来做这项研究,因为它具有最佳的物理特性组合。对于温度较高、密度较低的气体,粒子间的平均碰撞距离较大。

晚发星系团比附近其他最亮的星系团更热、更密集,不像英仙座和室女座等其他明亮星系团的冷而密集的核心。这让天文学家有机会利用后星系系统作为研究等离子体物理学的实验室。未来的x射线成像和光谱任务(xrism)将提供更多关于星系团动力学的细节,并使我们能够对附近的许多星系团进行强有力的研究。xrism预计将在20世纪20年代初发射,其结果将发表在自然天文学杂志上。

相关推荐:

1