天文學家最近利用NASA大天文臺系統的數據對一個極大規模的年輕星系團做了詳細研究。這個罕見的星系團和地球相距100億光年,和500萬億個太陽一樣重。這項研究對了解早期宇宙中巨型結構的行程和進化有著重要意義。
這個星系團被命名為IDCS J1426.5+3508(以下簡稱IDCS 1426)。因為位置及其遙遠,我們現在所接受到的光是IDCS 1426在現在宇宙年齡四分之一時發射出來的。它是目前所能探測到的最重又如此年輕的巨型星系。
IDCS 1426最早由斯皮策望太空遠鏡(Spitzer Space Telescope)在2012年發現,之后由哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)和凱克天文臺(Keck Observatory)測量了距離,毫米波陣列天文臺(Combined Array for Millimeter Wave Astronomy)的觀測指出:它的質量非常大。
錢德拉X射線天文臺(Chandra X-ray Observatory)確認了該星系團的質量并發現,90%的星系團質量都來自暗物質。這是一種神秘的物質,目前為止僅能通過其引力對普通物質的影響來探測它。
堪薩斯市密蘇里大學(University of Missouri)教授Mark Brodwin領導著這項研究工作。他說:“IDCS 1426的發現的確拓展了這項研究的邊界。作為宇宙中最早形成的大質量結構之一, IDCS 1426成為試圖解釋星系團和星系進化理論的制高點。”
星系團是宇宙中由于引力而聚集形成的最大物質。由于它們的驚人規模,科學家們認為一個星系團的形成需要數十億年的時間。天文學家們探測到的IDCS 1426的光其實是在宇宙只有38億歲的時候發出的。這意味著IDCS 1426其實還非常年輕。
錢德拉天文臺的數據發現在這個星系的中心附近有著一個X射線亮結,但是并不在星系的正中央,這個高密度核心已經從星系團中央脫離,有可能是因為在5億年前IDCS 1426曾和另外一個成長中的星系團合并過,導致X射線散射,炙熱氣體像紅酒在玻璃杯中晃動般的四溢開來,從一邊到另一邊。
來自麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)的Michael McDonald教授說:“在宇宙形成的早期,星系團之間的合并經常發生。這種合并在年輕星系團快速形成中扮演了重要角色。”
除了冷卻的內核,星系團中其他位置的炙熱氣體顯得非常對稱和平滑,這是IDCS 1426是快速形成的另一暗示。
此外,天文學家還發現了可能的證據,即在炙熱氣體中比氫和氦重的元素出奇得少。這個現象指出該星系團可能仍處在生長過程當中;它的炙熱氣體攜帶著由超新星爆發產生的重元素被吹出單個星系。
佛羅里達大學(University of Florida)的學者Anthony Gonzalez解釋道:“然而,IDCS 1426的出現并不會推翻我們過去對宇宙的理解。它的出現的確給我們提供了更多的信息來完善我們的模型。”
在IDCS 1426被發現之前,天文學家們已發現了其它宇宙早期的巨型星系,但沒有一個能比擬IDCS 1426的規模和年齡。
測量它的質量運用了三種獨立的方法:1)通過計算X射線發散出的炙熱氣體的范圍;2)星系團的氣體質量在宇宙微波背景輻射上產生的痕跡;3)觀察因星系團引力產生的光扭曲而導致的星系形狀變形。
在第227界美國天文學會(American Astronomical Society)會議上,IDCS 1426的相關發現被首次發表。在《天文物理月刊》中也能找到IDCS 1426的研究成果。馬歇爾太空飛行中心(Marshall Space Flight Center)負責管理NASA 的科學任務理事會錢德拉項目。史密斯天體物理天文臺(Smithsonian Astrophysical Observatory)負責錢德拉項目的操作。
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