科学家发现一个新星系团，其温度超预期5倍，可能会改写我们对宇宙的认知

据英媒1月6日报道，研究人员发现，在大爆炸发生仅14亿年后，这个星系团的温度比预期高五倍。天文学家曾认为，如此极端的温度只可能出现在宇宙生命后期形成的更成熟、稳定的星系团中。这个炽热的“婴儿星系团”可能表明，宇宙诞生之初的爆炸性远超此前想象。

科学家认为，这种意外的热量可能是星系团深处隐藏的三个超大质量黑洞的产物。共同作者、不列颠哥伦比亚大学博士生周大志说：“我们没想到在宇宙历史这么早的阶段会看到如此炽热的星系团大气。”事实上，起初我对这个信号表示怀疑，因为它强得不太真实。

“但经过数月的验证，我们确认这种气体至少比预测的温度高五倍，甚至比我们在许多现今的星系团中发现的还要热、能量更高。”星系团是宇宙中能靠自身引力聚集在一起的一些最大天体。它们是大量单个星系、不可见的暗物质和过热气体云的巨大集合体。

在星系之间的空间中，气体被加热成等离子体，温度可达数亿度，在X射线光谱中发出明亮的光芒。科学家曾认为，这种“星系团内介质”是由星系间的引力相互作用加热的，随着一个不成熟、不稳定的星系团成熟并向内坍缩成稳定状态，引力相互作用会使其升温。

然而，研究人员发表在《自然》杂志上的这一新发现表明，这种进化模型可能并不正确。研究人员利用一组名为阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）的望远镜，回溯了120亿年的时光。

当时，这个被称为SPT2349 - 56的星系团极其不成熟，但就其年龄而言已经非常巨大。其核心延伸超过50万光年，大致相当于围绕银河系的物质和暗物质巨大光环的大小。该星系团还包含30多个极其活跃的星系，其恒星形成速度比我们自己的星系快5000多倍。

然而，当研究人员用ALMA测量星系团内介质的温度时，他们发现其温度远高于宇宙这一时期的模型预测值。科学家尚不完全确定这个星系团为何会比预期热得多。不过，研究人员认为，这可能与星系团中最近发现的三个超大质量黑洞有关。

超大质量黑洞是黑洞中最大的一类，质量至少是我们太阳的10万倍。超大质量黑洞通常位于星系中心，它们以气体为食，并释放出大量X射线辐射。共同作者、达尔豪斯大学教授斯科特·查普曼（在加拿大国家研究委员会开展研究期间）表示，这些黑洞“已经在向周围环境注入巨大能量，并塑造着这个年轻的星系团，其时间之早、强度之大超出了我们的想象”。

与此同时，天文学家在早期宇宙中发现了更多超大质量黑洞，它们似乎增长得比预期快得多。去年，研究人员利用詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了一个“小红点”超大质量黑洞，它在大爆炸后仅5.7亿年就在一个星系内活跃生长。

重要的是，这个黑洞比其所在宿主星系的大小所暗示的要大得多。这意味着在早期宇宙中，黑洞可能比宿主星系增长得更快，即使在相对较小的星系中也是如此。查普曼教授说，研究这些动态变化对于解释我们今天周围的宇宙至关重要。他说：“了解星系团是了解宇宙中最大星系的关键。”

“这些巨大星系大多位于星系团中，它们的演化在很大程度上受到星系团形成时非常强大的环境的影响，包括星系团内介质。”黑洞密度极大，引力极强，任何形式的辐射都无法逃脱——连光也不例外。

它们作为强大的引力源，会吸积周围的尘埃和气体。人们认为，星系中的恒星正是围绕其强大的引力旋转。黑洞的形成方式仍鲜为人知。天文学家认为，当一团质量可达太阳10万倍的巨大气体云坍缩成黑洞时，黑洞可能就形成了。

许多这样的黑洞种子随后合并形成更大的超大质量黑洞，超大质量黑洞存在于每个已知的大质量星系中心。或者，超大质量黑洞种子可能来自一颗质量约为太阳100倍的巨星，这颗巨星耗尽燃料并坍缩后最终形成黑洞。当这些巨星死亡时，它们还会发生“超新星”爆炸，将恒星外层的物质喷射到深空。

（原文标题：Newly discovered galaxy cluster could rewrite our understanding of the universe, experts say – as it burns five times hotter than expected）