直徑72萬光年,天文學家發現超級星團,直徑比銀河系還大

天空之城 2022/09/08 檢舉 我要評論

一個國際天文學團隊利用平方公里陣列探路者(ASKAP),在一個名為SPT-CL2023-5535的合并星系團中發現了一個無線電遺跡,其研究成果發表了預印本平台《arXiv》上。

無線電波遺跡是發源于同步加速器彌散,拉長的射電源,它可以提高我們對該星系團的了解,無線電波殘留物通常以單對稱弧或雙對稱弧的形式出現在星系團外圍,但與合并沖擊相關的射電遺跡數量很少。

這些雙重遺跡可以提供關于星團合并的信息以及會產生的影響,所以天文學家對這類物質尤其感興趣。

坐落在澳洲西部沙漠的平方公里探路者陣列射電望遠鏡,發現了SPT-CL 2023-5535(簡稱CL2023)這個大質量合并星系團,它的紅移值為0.23,直徑達到了72.2萬光年,要知道銀河系的直徑才只有10萬光年。

此前的研究中發現了該星系團存在彌散射電源,但由于當時觀測的空間分辨率不足,鄰近的幾個星系團中也存在明亮的射電源, 無法確保無線電波就是從CL2023發出的,所以假設并沒有被證實。

近日由韓國延世大學金興漢領導的一個天文學小組重新啟動了對CL2023的研究,他們通過平方公里陣列探索器-宇宙演化地圖(EMU),對CL2023進行了深度且高分辨率的無線電連續譜的觀測。

數據分析結果表明,在這個合并星系團內部的確存在一個無線電遺跡,托洛洛山美國洲際天文台的布蘭科望遠鏡和NASA的錢德拉X射線望遠鏡對CL2023進行了更詳細的觀測,對一些數據進行了補充。

他們在論文中寫到: 在合并星系團SPT-CL2023-5535中,ASKAP-EMUPilot300平方度的測量結果(800088 MHz)發現了星團的紅色位移。

研究發現,CL2023中的無線電波遺跡從星系團開始,在南北方向上延伸了大約160萬光年,它位于射電暈的西側邊緣,和星團內氣體發生了重合,而整個射電暈從CL2023開始延展,在東西方向拉長, 整個大小達到了1.6x320萬光年。

與此同時,天文學家測出遺跡TO在1.4Ghz的射電通量密度為12.0mJy ,綜合光譜指數為-0.76,由此計算出遺跡的射電通量密度約為16.2,證實了CL2023確實是一個大質量合并星系團。

說它大質量,它的質量究竟有多大呢?

星系團由三個左右的亞星團組成,總質量至少是太陽質量的1040萬億倍,研究結果顯示,正如預測的那樣,CL2023是一個合并后的星系團。它的兩個亞星系團在2億到3億年前遭受過一次重大碰撞。

根據現存的遺跡猜測,當時的碰撞應該在東西方向進行,即中東部亞星群碰撞的結果。

星系團可以說是宇宙中最大的由引力約束在一起的結構,在宇宙中,有物質的地方就會有引力,有引力就會互相吸引,有碰撞的可能, 所以星系團之間的碰撞和合并可謂是十分常見,當兩個星系團發生碰撞合并成一個星系團時,它們不僅會形成更大的星系團,還會釋放范圍達上百萬光年的宇宙沖擊波。

10億年前,兩個星系團合并產生了Abell 3667超級星系團,它距離地球大約7.3億光年,在合并時制造了粒子爆發,根據漢堡大學和INAF的Francesco de Gasperin教授的計算,星系團合并時產生的沖擊波范圍達到了銀河系的60倍,也就是近600萬光年,它是自大爆炸以來宇宙中能量最強的事件之一。

隨后它發射了一波電子,像粒子加速器一樣,起初的速度直逼光速。時至今日,這些粒子仍然以500公里/秒的速度飛行。

星系團都會發生碰撞,星系之間的碰撞就更為常見了

大約在37.5億年之后,我們所在的銀河系就會和仙女座大星系發生碰撞,它們兩者都是美麗的漩渦星系,但兩個漩渦星系并不會合成一個更大的漩渦星系,而是會形成一個橢圓星系。

星系之間的碰撞可能跟我們印象中的會有不同,它不像兩個星球相撞那樣猛烈,它更像是兩個蜂群相遇交融, 因為星系中雖然天體數量龐大,但星系的范圍也很大,所以實際上星系的密度比較小。

比如太陽最近的鄰居是比鄰星,但即便的最近的鄰居,兩者之間的距離也是太陽直徑的三千萬倍, 這就好像兩個相隔700公里的玻璃彈珠一樣,哪怕中間再塞幾個都沒問題。

不過兩個星系交融過程中可能的確會有極小一部分的恒星和行星被彈射出去,但大部分都會慢慢融合成新的天體系統,整個合并過程從開始到完全結束大約會歷經70億年的時間,大約在發生合并45億年后,天空將不再有分明的銀河,能看見的只是一大團光暈。

到時地球早已不適合人類居住, 恐怕無人能目睹這樣的奇觀。

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