浙江
科學家首次直接探測到星際湍流。
類星體TXS 2005+403產生的射電波飛行了大約100億光年后抵達地球，它穿越了銀河系星際湍流最活躍的區域之一。圖片左半幅演示了該類星體原本的樣子，右半幅展現了星際湍流對類星體影像的扭曲。新研究首次直接探測到了這種扭曲。Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics / Melissa Weiss
看似空無一物的地方，可能并非真的什么都沒有。尤其對于浩瀚的星際空間而言，那里實際上充滿了各種離子氣體和自由飛翔的電子云團。只是因為大部分空間的物質密度非常低，它們才顯得“透明”。
不過在這些看似“透明”的空間里，也存在著洶涌的暗潮。它們是隱形的星際湍流——就像被火焰炙烤的熱空氣，能夠扭曲其背景物體的影像——星際湍流也會產生類似效應。天文學家一直知道這些湍流的存在，但對其具體結構的理解，卻始終停滯不前。
5月13日，哈佛-史密森天體物理中心的科學家在一篇論文中稱，他們首次直接探測到了星際湍流對光線的扭曲，并稱這一發現，將有助于使得我們在拍攝銀河系中心超大質量黑洞時，獲得更加清晰的圖像。
研究人員將目光鎖定在了天鵝座方向的一個距離地球約100億光年的類星體身上。這個名為TXS 2005+403的類星體實際上是星系，因其中心存在活躍的超大質量黑洞，而成為了一個明亮的射電源。
TXS 2005+403產生的射電波在到達地球的過程中，穿越了天鵝座方向的銀河系星際空間。這一區域以環境中充滿了星際湍流和強散射而著稱。它們會偏轉和扭曲射電波。
主持研究的Alexander Plavin表示，到達地球的大部分射電信號其實并非直接來自這個類星體本身，而是天鵝座方向銀河系湍流產生的散射效應。通過研究這種散射和畸變，可以更加深入地理解和推斷該處湍流的結構。
研究人員分析了NSF甚長基線射電望遠鏡陣列（VLBA）近十年的檔案數據——VLBA是一個由分布在多地的多臺射電望遠鏡構成的觀測網絡——結果發現，來自TXS 2005+403的射電信號在穿越銀河系時，并沒有如預期的那樣擴散成一個模糊的光斑然后消褪——而是變成了一個持續存在的清晰圖案——其信號不但依然存在，內部還產生了不均勻的結構化扭曲。研究人員認為，這種奇特的現象，只可能是星際湍流造成的。
研究人員表示，原本人們預期VLBA可能會看不到這個類星體，但是實際上卻并非如此。這一現象無法用簡單模糊效應或類星體本身特點來解釋。它的表現與人們預期中星際湍流可能會造成的結果完全一致。
研究人員還表示，在這條穿越銀河系的視線上，星際介質的散射特性隨著時間的推移而保持著穩定。而該處星際湍流的尺度，大約相當于我們的太陽系。
認識這種神秘的湍流，有助于科學家對能量在星系中的傳遞方式，以及恒星形成之前星際氣體的行為方式有更深入的理解。
這一發現可能還有助于人們拍出更加清晰的黑洞照片。
視界望遠鏡拍攝的銀河系中心黑洞——人馬座A*影像，會因為受到星際湍流散射的影響而變得更加模糊。湍流對射電波的散射會隨著時間的推移而發生變化，對不同頻率射電波的散射作用也不相同。了解其特點有助于在拍攝這類照片時減少可能會導致影像變得模糊的因素。
參考
Direct Very Long Baseline Interferometry Detection of Interstellar Turbulence Imprint on a Quasar: TXS 2005+403
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae60f4
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