【{$randkws}】科学家利用同步加速器强度梯度绘制了星系团中最大的磁场 - {$web_name} 包含众多星系、热气和暗物质

埃尔戈多星团磁场的高分辨率图像，含有钱德拉X射线图像（图像的蓝色若干）、美国全国航空航天局JWST红外图像（图像的背景星系）和测量的磁场（流线）。来源:uux.cn/钱德拉X射线:美国全国航空航天局/CXC/罗格斯；JWST红外企业:美国全国航空航天局/欧空局/加空局；磁力线:胡岳。
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（泰贾斯里·古鲁拉杰）：在一项新的探究中，科学家绘制了星系团中的回顾电影预告专题磁场地图，揭示了星系合并对磁场结构的作用，并考验了过去有关湍流发电机过程在放大这些磁场中的效率的假设。
星系团是巨大的引力束缚操控系统，包含众多星系、热气和暗物质。它们代表了宇宙中一些最庞大的热门网大电影榜单结构。这些星系团或许由数百到数千个星系组成，它们被引力束缚在一起，并嵌入被称为星系团内介质（ICM）的巨大热气晕中。
ICM首要由电离的氢和氦组成，由星团自身的引力维持在一起。像星系团这样的大尺度结构中的磁场在塑造天体物理过程中发挥着核心作用。它们作用ICM，作用星系的形成和演化，合作宇宙线传输，参与宇宙磁化，并身为大尺度结构演化的青岛行业报告一览示踪剂。
先前的探究和模拟表明，星团内的磁场会发生演变，表明它们对星团动向的敏感性，并在合并事情中历程放大。
这项发表在《自然通讯》上的探究使用了一种称为同步加速器强度梯度（SIG）的方法来绘制星系团中的磁场，尤其是在星系合并期间。这种方法为磁场结构提供了一个独特的视角，并提供了一个将模拟的数值预期与观测资料开展较为的工具。
该探究的首要作者，来自UW麦迪逊分校的亚历克斯·拉扎里安教授向Phys.org述说了他探究星系团磁场的动机，他说:“我探究的人间理想解读重点在于知晓磁场在天体物理生态中的作用，尤其是在磁化和湍流介质中的作用。”
“在过去的二十年里，我与学子兴办广泛探究了磁湍流和重联过程。用于绘制星系团磁场的技术基于多年探究获得的理论和数值见解。”
同步加速器强度梯度
同步加速器强度是指带电粒子（通常是电子）以相对论速度沿磁力线螺旋运动时发出的辐射。这种现象被称为同步辐射。
SIG方法经由基于同步加速器强度梯度的过程绘制磁场，引入了一种独特的视角。使用技术背后的基础原理含有运用磁场和导电流体之间的相互作用，尤其是电离气体或等离子体。
核心的想法是磁场作用这些流体的运动，它们对弯曲的阻力使其更轻松确认方向。拉扎里安教授阐释说:“这些运动导致了速度梯度，磁场波动垂直于磁场。经由测量这些梯度，人们可以获得磁场的方向。”
这种方法代表了一种测量磁场的新方法，是由拉扎里安教授的团队基于磁流体力学的基础探究开发的。
“它运用了最初被觉得与磁场探究不相干的资料，使我们能够从为与磁场探究不相干的目的收集的各异档案资料集中得出重大结局，”拉扎里安教授说。
绘制磁场图
探究人员获得了有史以来最大尺度的磁场地图，尤其是在星系团内的星系晕中。
“我们经由将我们的技术获得的磁场方向与基于测量极化的传统技术获得的磁场方向开展较为，证实了该技术的精确性。拉扎里安教授说:“我们还经由数值模拟来衡量SIGs的精确性。”
这项探究表明，SIGs为在前所未有的大尺度上绘制磁场地图开辟了一条新途径。磁场结构揭示了合并星系团中等离子体运动的繁琐性。
这些察觉对我们理解星系团动力学和演化具有重大价值，为磁场在星系团内核心过程中的作用提供了独特的见解。
克服去极化
在传统的同步加速器偏振测量中，除遗迹外，去极化对绘制星系团区域的磁场构成了考验。与其他方法各异，SIGs不受去极化的作用。该探究旨在测试SIGs和极化是否表明存在极化时的磁场方向一样。
第一作者博士生胡岳与意大利科学家安娜丽莎·博纳费德博士和恰拉·斯图阿迪博士顺利评测了遗迹内的磁场测量，证实了SIG磁场地图的可靠性。拉扎里安教授的博士生Ka Wai Ho的流体动力学模拟进一步肯定了地图的精确性。
SIGs提供了一种独特的方法来解决有关星系团中磁场的起源、演化和作用的持久难题，而无需面对传统测量所面临的考验。
离子传导膜中的热传导
SIGs还允许探究人员评测和测试有关ICM中的热传导和冷却流进展的现有理论，这是一个鲜为人知的过程。
“ICM的团簇内等离子体（完全电离的气体）中的热传导在垂直于磁场的方向上显著下降。所以，热量向各异方向传输的能力取决于磁场的结构。热导率的转变控制着被热气包围的冷气流的形成，即所谓的冷却流，”拉扎里安教授阐释道。
宇宙射线加速
宇宙射线是高能带电粒子，与星系团晕中的磁场发生强烈相互作用。该论文的合著者吉安弗兰科·布鲁内蒂博士是星系团中宇宙射线加速过程的首要专家。他对揭示磁场的早期神秘结构感到兴奋。
“众所周知，星系团经由宇宙射线与移动磁场的相互作用来加速宇宙射线。这种加速的状况仍不清楚，取决于磁场动力学，”拉扎里安教授说。
另外，宇宙射线遵循磁力线的路径，这意味着它们从星团中逃逸的过程受到这些磁场的特定结构的作用。
如今可以使用SIG技术绘制星团内磁场的动力学，合作我们知晓宇宙中最大的粒子加速器的管理。
归纳想法
SIGs能够绘制极化信息丢失区域的磁场，为探究星系团的晕以及更大的同步辐射结构（最近察觉的巨型晕）提供了宝贵的见解。
随着天体物理学界热切盼望平方公里阵列（SKA）望远镜在2027年投入使用，星系团中磁场测绘的前方看起来很有期盼。SKA将为SIG技术提供同步加速器强度以及极化，Lazarian教授的团队开发的其他技术可以使用这些技术来探究天体物理磁场的详尽3D结构。
拉扎里安教授说:“梯度技术是更好地理解基础磁流体动力学过程的实际成果，合作我们更透彻地探究这些基础过程。尽管基础探究的好处或许并不总是显而易见的，但在理解核心物理过程方面的进展会引发作用科学和工程许多方面的构造转变。”