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)
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.