神秘力量为年轻星系团注入巨大能量

1月5日发表在《自然》杂志上的研究成果，对广受认可的星系团形成模型提出了严峻挑战。这些模型认为，星系团会随时间逐渐升温，只有在变得更大、更稳定后，才会达到这样的高温。
该研究的第一作者、不列颠哥伦比亚大学（UBC）物理与天文学系博士生周大志表示：“我们没想到在宇宙历史这么早的时期就能观测到如此炽热的星系团大气。事实上，起初我对这个信号持怀疑态度，因为它强得不像真的。但经过数月验证，我们确认这些气体的温度至少比预测高5倍，甚至比许多现今星系团的气体更热、能量更高。”
合著者、达尔豪斯大学教授斯科特·查普曼博士（在加拿大国家研究委员会任职期间开展了此项研究）指出，这些结果表明早期宇宙中存在强烈的活动。“这告诉我们，早期宇宙中某些事物——可能是该星系团中最近发现的三个超大质量黑洞——已经在向周围环境注入大量能量，并塑造这个年轻的星系团，其时间比我们想象的更早、强度也更大。”

### 研究年轻星系团
为了这项发现，研究人员回望了约120亿年前，对一个名为SPT2349-56的年轻星系团进行了研究。观测借助阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）完成，这是一个射电望远镜网络，其中包含由加拿大国家研究委员会设计、建造和测试的设备。
尽管年龄不大，这个星系团已经非常庞大。其中心区域跨度约50万光年，与银河系周围的 halo（光晕）大小相当。该星系团包含30多个紧密聚集的活跃星系，恒星形成速率是银河系的5000多倍。
为测量星系团内部的热量，研究团队采用了一种名为“苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应”的技术。这种方法能让科学家估算星系团内介质（即特定星系团中星系之间存在的气体）的热能。
查普曼博士同时也是UBC的兼职教授，他说：“理解星系团是理解宇宙中最大星系的关键。这些大质量星系大多存在于星系团中，它们的演化在形成过程中深受星系团强烈环境的影响，包括星系团内介质。”

### 超大质量黑洞如何加热星系团
当前理论认为，构成星系团内介质的气体在引力作用下，随着不稳定的星系团逐渐向内收缩而慢慢聚集并升温。随着星系团成熟，这一过程预计会形成稳定且炽热的环境。而新的观测结果显示，星系团的开端要剧烈得多，其升温时间比预测的更早、速度也更快。
周大志及其同事计划下一步研究星系团内部不同作用力如何协同作用。“我们想弄清楚剧烈的恒星形成、活跃的黑洞与这种过热大气之间是如何相互作用的，以及这对现今星系团的形成过程有何启示，”周大志说，“在这样一个年轻、紧凑的系统中，所有这些现象怎么会同时发生呢？”