美科学家发现星系团造星的新现象
美国科学基金会(NSF)位于南极安塔克提克地区的射电望远镜,近期发现了一个奇特的星系团,此星团使天文学家对星系团和星系自身的进化过程,产生了重新认识。
由于所发现的星系团为位于凤凰星座,因此被命名为“凤凰星团”。NSF位于斯科特南极观测站口径为10米的南极望远镜(SPT)发现,该星团距离地球约57亿光年。
星系团由于含有足够多的高温气体,因此可以在大爆炸形成的光线中产生一些可检测到的“阴影”,被称为宇宙微波背景(CMB)辐射。科学家发现,凤凰星团利用苏尼亚耶夫-泽尔多维奇(SZ)效应,导致高能电子通过反转的康普顿散射扭曲CMB辐射,其中,在与高能簇电子碰撞期间,低能CMB光量子接收到一个平均能量的推动。
“凤凰星团的神话是,它可以用凤凰涅槃来形象地比喻和描述这个再生的天体。”麻省理工学院研究员迈克尔·麦克唐纳说。作为发表于8月16日《自然》杂志上该研究论文的第一作者,麦克唐纳认为,当大多数星团中心的星系已经死掉几十亿年之后,其实这个星团的中心星系看上去已经复活了。
这种光线在到达地球时已经在宇宙中传播了140亿年,如果它在行进过程中通过巨大的星团,那么它的一个微小部分会变得散乱而获得更高的能量,即SZ效应。“SZ效应对于宇宙学的好处是,让我们就近探测星系簇团变得容易。”参与研究的芝加哥大学教授约翰·卡尔斯姆说,“效应的大小取决于观测物的多少,而不是其离地球的远近。”
像其他星团一样,凤凰星团也包含一个巨大的高温气体库,以及比其他星团更多的常态物质。从这个高温气体库中散发的气体可以使用X射线检测到。这些气体随着时间而变冷却,并沉积到星团的中心,从而形成数量巨大的星体。
然而,星团中的中心星系在过去几十亿年中几乎没有形成星体。天文学家们认为,这种存在于星团中心星系、质量极大的黑洞,将能量抽入系统,通过阻止气体变冷使得星体形成的大爆炸难以发生。著名的英仙座星系团就是一个例子,从其黑洞咆哮而出的能量阻止了气体变冷,从而阻止了高速率的星体形成。
当黑洞不能产生足够的能量喷射阻止气体变冷时,凤凰星团中心就开始形成星体,这些星体形成的速度比英仙座星系团要快20倍。这个速度不仅在目前所见的星团中心是最快的,并且,也是宇宙中最快的。凤凰星团中星体诞生和气体冷却的疯狂速度,同时引起星系和黑洞质量的快速增加。
事实上,星系和它的黑洞处于膨胀之中,但这种急剧膨胀难以持续1亿年以上,否则,星系和黑洞在其邻近的宇宙中将变得比其相对物更大。
引人注目的是,凤凰星团和它的中心星系及超大黑洞,是迄今发现的此种类型中最大的。星团因其超大的体积,已成为人类研究宇宙和星系进化的重要对象,因此,发现凤凰星团拥有如此奇异的特性是非常有意义的。
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