电子流被加速，被拉长，磁性细丝竟又与黑洞有关！

银河内外纷纷扰扰，神秘细丝从何而来？黑洞是否又贡献了他的力量？

跨越时空的壁垒，遥远星团中竟有我们银河成员的表亲！神秘细丝的面纱能否被揭开？

图解：长长的磁性细丝从黑洞的喷流中喷出。图源：credit

天文学家发现了悬挂在银河系中心的巨大、高度有组织的磁性细丝的远亲，这一发现可能有助于科学家最终解释这些神秘的结构。

这些细丝悬挂在银河系中心的超大质量黑洞周围。现就职于伊利诺伊州西北大学的天体物理学家法Farhad·Zadeh于20世纪80年代首次发现了这些结构，当时这些结构让他感到困惑和着迷。今年早些时候，扎德在一个遥远的星系中发现了大约1000根类似的细丝，这为那些神秘的结构提供了一条新的线索。这些磁性细丝成对或成簇出现，有时甚至堆叠在一起，间隔相等。通过将这些遥远的细丝与他之前的发现进行比较，Zadeh和他的同事现在对这些细丝的起源提出了两种可能的解释：一种是大规模风和云之间的相互作用，另一种是弱磁场内的湍流。

图解：发音为射手座A星被认为是我们银河系中心超大质量黑洞的所在地。磁性细丝可能是由从黑洞喷射的高速粒子引起的。图源：Earthsky

Zadeh在一份声明中说：“我们对银河系中心的细丝了解很多，现在外部星系的细丝开始以新的银河外细丝群的形式出现。尽管环境大不相同，但这两种细丝种群的潜在物理机制是相似的。这些物质都属于同一家族的一部分，但银河系外的细丝是更古老的远房表亲——我指的是在时间和空间上非常遥远的表亲。”

自从第一次发现银河系的细丝以来，Zadeh就使用射电望远镜确定这些特征是由被困在磁场中并以接近光速振动的电子组成的。

但是，要了解这些细丝是如何形成的，需要研究位于距离地球10亿光年的数千个星系团中的新细丝种群。特别有趣的是，其中一些星系是活跃的射电星系，似乎正在形成大规模的磁性细丝。

图解：该图是一个遥远星系，其中心有一个活跃的类星体。类星体释放出的能量由超大质量黑洞产生。利用哈勃太空望远镜观测到黑洞附近的炽热辐射压力以光速的一小部分将物质推离星系中心。“类星体风”每年推动数百个太阳质量的物质。图源：NASA

扎德在声明中说：“在研究了我们银河系中心的细丝这些年后，我非常兴奋地看到了这些极其美丽的结构。因为我们在宇宙的其他地方发现了这些细丝，这暗示着一些普遍的事情正在发生。”

具有家族相似性的细丝

新发现的银河外细丝群与我们银河系中心黑洞周围发现的细丝群相似，但有一些关键区别。

特别是，这个星系团中的细丝比银河系中的细丝大得多，长100到10000倍。其中一些银河外细丝长达200秒差距，大约65万光年。然而，尽管星系团中的细丝尺寸较大，但它们具有与银河系细丝相同的长宽比，而且这两组细丝似乎以相同的方式传输能量。

图解：艺术家对宇宙细丝的描绘：星系和暗物质组成的巨大桥梁将星系团相互连接。星系在螺旋状轨道上向位于其末端的大型星系团倾斜。当它们向我们移动时，它们的光看起来是蓝移的，而当它们离开时，光看起来是红移的。图源：scitechdaily

星系团中的细丝悬挂在黑洞的喷流上。

在靠近黑洞喷流的地方，细丝中的电子能量更大，在沿着细丝行进时会失去能量。这一趋势表明，尽管黑洞喷流可能将电子加速到光速，提供粒子形成这些细丝，但其他一些未知的过程是沿着细丝的惊人长度发射粒子。

Zadeh说：“其中一些星系的长度惊人，高达200千帕秒差距，大约是我们整个银河系大小的四到五倍。值得注意的是，它们的电子在如此长的范围内保持在一起。如果一个电子沿着细丝的长度方向以光速传播，那将需要70万年的时间。而且它们不以光速传播。”

新的河外细丝种群似乎也比它们的银河系亲属更古老，磁场也更弱。

简单的交互

Zadeh和他的同事认为，这些细丝可能是气体或尘埃云等障碍物与星系风之间简单相互作用的结果，星系风是新形成的大质量恒星或超大质量黑洞产生的高速恒星风。当这些风包裹着这些气体和尘埃云时，它们会产生一个彗星状的尾巴。

图解：流线显示了银河系大质量黑洞周围尘封环的彩色图像上分层的磁场。磁场与尘埃结构的形状密切相关。图源：NASA

Zadeh说：“风来自星系自转时的运动，这就像你把手伸出一辆行驶中的汽车的车窗。外面没有风，但你感觉到空气在移动。当星系移动时，它会产生风，风可能会穿过宇宙射线粒子相当松散的地方。它会扫过物质，形成丝状结构。”

然而，当该团队模拟团簇内湍流环境时，长的丝状结构发展起来，指向了另一种产生机制。当射电星系移动时，它们的引力影响会搅动这种介质，产生等离子体的漩涡。然后，弱磁场包裹在这些涡流周围，将磁场拉伸并放大，最终将磁场转化为细丝。

即使有两种潜在的形成机制，Zadeh仍然对细丝着迷。

他说：“我们银河系外的所有这些细丝都非常古老。它们几乎来自我们宇宙的另一个时代，但向银河系居民发出信号，表明细丝的形成有一个共同的起源。我认为这很了不起。”

BY:Robert Lea

FY: 武薇