在宇宙最大的系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)熱氣體晃動，這是一種前所未見的行為！

2020-04-11 08:30 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

歐空局XMM-牛頓X射線天文臺發(fā)現(xiàn)了一個星系團內(nèi)的熱氣晃動，這是一種前所未見的行為，可能是由動蕩的合并事件而推動造成。星系團是宇宙中最大的系統(tǒng)，它們通過引力聯(lián)系在一起。

星系團通常包含數(shù)十萬個星系和大量被稱為等離子體的熱氣體，等離子體的溫度達到5000萬攝氏度左右，在X射線波段閃耀著明亮的光芒，目前對這種等離子體是如何運動的還知之甚少。

但探索它的運動可能是理解星系團如何形成、演化和行為的關(guān)鍵。這項新研究的主要作者、馬克斯·普朗克地外物理研究所的杰里米·桑德斯說：我們選擇了兩個銀河系附近大質(zhì)量、明亮和觀測良好的星系團，其中之一就是英仙座星系團，并首次繪制了星系團等離子體是如何移動的，無論它是向我們移動還是遠離，還包括速度等重要特征。研究在很大一片天空上做到了這一點：

英仙座的面積大約相當于兩個滿月大小，昏迷時有四個滿月大小。研究人員表示真的需要XMM-牛頓來做這件事，因為用任何其他航天器覆蓋這么大的區(qū)域都非常困難。Jeremy和同事們發(fā)現(xiàn)了英仙座星系團內(nèi)等離子體流動、飛濺和晃動的直接跡象，英仙座星系團是宇宙中已知最大質(zhì)量的系統(tǒng)之一，也是天空中X射線最亮的星系團。雖然理論上已經(jīng)預測到了這種運動，但在宇宙中從來沒有見過這種運動。

通過觀察等離子體如何在星團內(nèi)移動的模擬，研究人員隨后探索了是什么導致了晃動。發(fā)現(xiàn)，這很可能是由于較小星系團與主星系團本身碰撞合并造成的。這些事件的能量足以擾亂英仙座的引力場，并啟動一場將持續(xù)數(shù)百萬年的晃動運動，然后才會穩(wěn)定下來。英仙座以一個主星團和幾個較小的子結(jié)構(gòu)為特征，與英仙座不同的是，彗星團不包含晃動的等離子體，相反，它似乎是一個由兩個正在慢慢合并在一起的主要子星團組成的巨大星團。

彗星團包含兩個大質(zhì)量的中心星系，而不是一個星系團（通常的單一龐然大物），而且不同區(qū)域似乎含有運動方式不同的物質(zhì)。這表明彗星團內(nèi)有多個物質(zhì)流還沒有聚集在一起形成一個連貫的‘斑點’，就像我們在英仙座上看到的那樣。這一發(fā)現(xiàn)是由一種應用于XMM-牛頓歐洲光子成像相機(EPIC)的新校準技術(shù)實現(xiàn)。這一巧妙方法涉及挖掘20年的檔案史詩數(shù)據(jù)，將相機速度測量的精度提高了3.5倍以上，將XMM-牛頓的能力提高到了一個新水平。

荷蘭諾德維克的歐洲空間研究與技術(shù)中心的歐空局研究員，該研究的合著者西羅·平托(Ciro Pinto)說：XMM-牛頓歐洲光子成像相機有一個儀器背景信號，即所謂的‘熒光線’，它們總是存在于數(shù)據(jù)中，有時可能會很煩人，因為它們通常不是研究人員要找的，補充道。所以決定使用這些‘熒光線’來比較和排列過去20年的史詩數(shù)據(jù)，以便更好地確定相機的行為，然后用它來校正任何儀器變化或效果，這項技術(shù)使得更準確地繪制星系團中的氣體成為可能。

研究人員使用背景線來識別和消除觀測之間的個體差異，然后消除20年來史詩般的數(shù)據(jù)，挖掘所識別和標記的任何更微妙的儀器效應。XMM-牛頓歐洲光子成像相機由三臺CCD相機組成，旨在捕獲低能和高能X射線，是XMM-牛頓號上的三臺先進儀器之一。自1999年發(fā)射以來，探索動態(tài)X射線天空的XMM-牛頓是歐洲有史以來建造最大的科學衛(wèi)星，并搭載了一些有史以來開發(fā)的最強大望遠鏡。歐空局XMM-牛頓項目科學家諾伯特·沙特爾(Norbert Schartel)說：

這種校準技術(shù)突出了EPIC相機新發(fā)現(xiàn)的能力，高能天體物理通常需要比較宇宙中不同地點的X射線數(shù)據(jù)，從等離子體到黑洞，因此將儀器效應降至最低的能力是關(guān)鍵。通過利用過去XMM-牛頓的觀測來完善未來觀測，這項新技術(shù)可能會為新研究和發(fā)現(xiàn)打開鼓舞人心的機會。雖然覆蓋如此大片的天空，在很大程度上超出了望遠鏡的能力，在2031年歐空局高級高能天體物理望遠鏡(雅典娜)發(fā)射之前，這些XMM-牛頓觀測也將保持無與倫比的地位。