星系际空间中磁场的缺席 ABSENCE OF MAGNETIC FIELDS IN INTERGALACTIC SPACE 那里物质密度高 充满带电粒子和等离子体 电流和湍流非常活跃 磁场可以被不断放大整理 形成有结构的磁力线网络 但在广袤的宇宙空洞 情况就完全不同了 这里的条件对磁场来说极不友好 organized的大尺度磁场 要产生并维持磁场 需要大量自由电荷和持续的电流运动 超新星爆发黑洞喷流等 都能激起强烈的等离子体流 进而通过发电机机制 把微弱的种子磁场不断放大 最后形成我们今天观测到的星系磁场 等离子体密度低的惊人 每立方米往往只有寥寥几颗粒子 缺乏复杂的流动与湍流 磁场便难以成长 即使在宇宙早期 曾经产生过极其微弱的原初磁场种子 湍流引力塌缩等过程放大 这些种子几乎没有机会被二次加工 因此保持着非常微弱零散 宇宙空洞里的磁场 始终停留在最原始最弱的模式 不过这并不意味着 星系际空间就完全没有磁场 相反科学家们相信 那里仍然潜伏着 从早期宇宙遗留下来的极弱原初磁场 只是目前的观测手段还很难直接看见 为了寻找这些古老的磁痕 天文学家会利用所谓的法拉第 旋转效应 当偏振光穿过一个带磁等离子体区域 时其偏振平面会发生轻微旋转 通过观测遥远类星体或星系 发出的偏振无线电波 在穿越空洞时的旋转程度 我们就能间接估算沿途磁场的强弱 截至目前 许多星系际区域的观测都显示 与此相符的结论就是 大尺度有组织的磁场要么极弱 但这并不让人失望 正因为这些地方磁场如此薄弱 我们才能把重心放在研究 引力和暗能量 如何在几乎无磁背景的情况下 成为研究宇宙中磁场从何而来 在何处被放大的一个重要参照系 如果未来的射电望远镜 捕捉到星系际空间中 极微弱的偏振信号 我们就有机会直接绘制出 原初磁场在宇宙大尺度结构中的分布 这将帮助我们反推 在宇宙大爆炸后的那些阶 段通过哪些机制产生了最早的磁场 是暴涨相变 还是星系形成后强烈活动的副产品 空洞中几乎没有被加工过的环境 就像是一页保存完好的底稿 对解读这段历史尤其重要 星系即空洞之所以宝贵 而是因为 磁场弱的足以让我们看见别的东西 我们可以剥离磁场带来的复杂影响 更清楚的研究重力暗能量宇宙膨胀 以及稀薄等离子体自身的行为 也提出了一个发人深省的问题 如果宇宙一开始就带有弱磁场 为何有些地方被放大成了强磁场 而另一些地方 比如广阔的空洞却始终保
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