70億光年外最大星系團發生劇烈碰撞

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導讀 大個子:這是科學家們在遙遠距離尺度上觀測到的最大星系團,讓我們得以一窺宇宙大爆炸之後最初一段時期內的情景 宇宙大碰撞:對該星系團的X射線波段觀測發現這其實是兩個正處於碰撞過程中的單獨星系團 1月18日消息,據國外媒體報道,這裡所展示的這張圖像是一個極其罕見的最大規模星系團之一,距離地球有70億光年之遙。這種距離尺度意味著我們現在所看到的� ...

大個子:這是科學家們在遙遠距離尺度上觀測到的最大星系團,讓我們得以一窺宇宙大爆炸之後最初一段時期內的情景

宇宙大碰撞:對該星系團的X射線波段觀測發現這其實是兩個正處於碰撞過程中的單獨星系團

1月18日消息,據國外媒體報道,這裡所展示的這張圖像是一個極其罕見的最大規模星系團之一,距離地球有70億光年之遙。這種距離尺度意味著我們現在所看到的影像來自宇宙誕生伊始。這是我們在這一時間和距離尺度上迄今所觀察到的最大和最亮的星系。這一星系團已經被命名為ACT-CL J0102-4915,另外它還被取了一個昵稱,叫做“El Gordo”,在西班牙語中意思為“大個子”。之所以用西班牙語,是因為它是在南美洲智利使用那裡的阿塔卡瑪宇宙學望遠鏡所發現的。

不過這個昵稱僅僅概括了這一星系團的一方面特征,它距離地球遠達70億光年。菲利普·梅南蒂奧(Felipe Menanteau)來自美國新澤西州羅格斯大學,他說:“這一星系團是我們在這一距離和更遠距離尺度上迄今所觀察到的質量最為巨大,溫度最高,X輻射最劇烈的星系團。”

他和小組同事傑克·休斯(Jack Hughes)都表示:“像這樣的大質量星系團正是我們搜尋的目標。”他們說:“我們想要知道我們是否了解這些大質量星系團的形成機制,以此檢驗我們現有最佳的宇宙學模型。”

盡管“大個子”星系團這樣的規模和距離尺度確實非常罕見,但是科學家們相信他們可以利用現有的宇宙學標准模型理解其形成的過程。在這一模型中,宇宙主要由暗物質和暗能量構成,最初誕生於137億年前的一次大爆炸。

星系團是宇宙中由引力維系的最大尺度天體,它們是由更小規模上的星系和星系團逐漸在引力作用下聚合形成的。由於這種形成過程取決於宇宙中暗物質和暗能量的多寡,因此對這種星系團進行研究將可以反過來幫助我們加深對暗物質和暗能量的了解。

我們無法直接看到暗物質,但是由於它們會對周遭空間施加引力作用,因而可以被我們探測到。不過由於它們不和任何電磁波發生相互作用,我們對它們的了解也僅僅就停留在其引力作用的程度上。而暗能量則更加神秘,這是一種假想中充斥著整個宇宙空間的“物質”,它最大的特點是具有“負壓力”,即它會推動宇宙向外膨脹並不斷加速。

科學家們能夠發現“大個子”星系團的存在,還要感謝蘇尼阿耶夫-澤爾多維奇效應,即所謂的SZ效應。在這一現像中,宇宙微波背景輻射發出的光子和星系團等天體內部高溫氣體中的電子發生相互作用,在此過程中光子獲得能量,其結果是造成信號的扭曲,從微波背景輻射偏向星系團的方向。這種扭曲的程度取決於高溫電子溫度的密度,以及星系團本身的大校美國宇航局錢德拉X射線空間望遠鏡和8米口徑的歐洲南方天文台甚大望遠鏡(VLT)的觀測發現“大個子”星系事實上是兩個獨立的星系團正相向而行,以每小時700萬英裡(約合1126.5萬公裡)的速度相互接近。

這一特征和其它一些方面的特點讓這一星系群很像是另一個我們較為熟知的天體,即“子彈星系團”,但是後者距離地球要比前者近將近40億公裡。就像子彈星系團中的情況一樣,有證據顯示“大個子”星系團中的常規物質(主要是明亮的發出X射線的炙熱氣體)和暗物質已經發生分異。在兩個星系團的碰撞過程中,正常物質在撞擊時由於摩擦減速,但暗物質則絲毫不受影響,徑直通過撞擊區。

來自智利天主教大學的克裡斯托巴爾·賽弗(Cristobal Sifon)說:“這是我們首次在如此遠的距離尺度上觀測到具有和子彈星系團類似情況的星系團天體。”他說:“這一發現的意義就像是一句諺語說的那樣:如果你想知道前進的方向,那麼你就該先了解自己曾經到過的地方。”(晨風)


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