撰文：本·特纳             2023年3月8日

宇宙网络的模拟显示了，冲击波在磁场（蓝色）中撞击时产生的无线电波（粉红色）。（图片：F.Vazza/D.Wittor/J.West）

天文学家首次发现了巨大的星系级冲击波，冲击波拍打着连接几乎所有已知星系的“宇宙网络”。这些宇宙波可以揭示，宇宙中最大的物体是如何被雕刻的线索。

这一发现是通过将数千张射电望远镜图像拼接和叠加在一起而实现的，这些图像揭示了宇宙最大结构中物质碰撞产生的冲击波产生的柔和“射电辉光”。

宇宙网络是一个由氢气和暗物质铺设的，纵横交错的天体高速公路组成的巨大网络。星系倾向于在多条网状结构相交的地方形成，通常形成数十万个星系团。现在，2月15日发表在《科学》杂志上的一项新研究，可能会为这些卷须旁延伸的神秘磁场性质，提供重要线索。

“磁场遍布宇宙——从行星和恒星到星系之间最大的空间，”主要作者、澳大利亚克劳利国际射电天文研究中心的天文学家特萨.弗恩斯托姆在一份声明中说。“然而，宇宙磁场的许多方面还没有被完全理解，尤其是在宇宙网络中看到的尺度上。”

宇宙网的卷须是在大爆炸的混乱后果中形成的，它是年轻宇宙中翻滚的粒子-反粒子肉汤中的物质团块，其快速膨胀将细丝向外推动，形成了一个相互连接的肥皂泡结构，薄膜围绕着无数的、大多是空的空隙。

宇宙网的物质非但没有完全冻结，有时还会发生剧烈碰撞。当网状物中的物质融合时，巨大的冲击波会使带电粒子在网状物的磁场中反弹，导致粒子发出微弱的无线电波辉光。这些冲击波已经在宇宙中一些最大的星系团周围被发现，但直到现在，它们还从未在网络周围被观测到。

弗恩斯托姆说：“这些冲击波会发出无线电发射，这应该会导致宇宙网络在无线电频谱中‘发光’，但由于信号微弱，从未真正被探测到。”

为了寻找微弱的信号，研究人员使用了来自全球磁离子介质调查、普朗克遗产档案馆、欧文斯谷长波阵列和默奇森宽场阵列的数据，对612025个星系团对进行了无线电成像，如果它们足够近，可以通过宇宙网络卷须直接连接在一起，将它们组合在一起。这种叠加有助于将冲击波产生的微弱无线电发射增强到噪声背景效应之外。

然后，通过只寻找偏振无线电波——其射线以相同的角度振动，并在模拟中预测由冲击波发射——研究人员发现了信号。

弗恩斯托姆说：“由于很少有辐射源发射偏振无线电波，我们的搜索不太容易受到污染，我们能够提供更有力的证据，证明我们在宇宙中最大的结构中看到了冲击波的发射，这有助于证实我们对这种大规模结构增长的模型。”

现在，冲击波的存在已经得到证实，它们可以用来探测遍布网络的巨大磁场的性质，这些磁场在塑造宇宙中发挥着未知的作用。