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天文學家發現迄今最「胖」的星系團

2012/01/15 | | 標籤:

羅格斯大學(Rutgers University)Felipe Menanteau等天文學家利用超大望遠鏡(Very Large Telescope,VLT)、錢卓X射線觀測衛星(Chandra X-ray Observatory)和阿卡塔瑪宇宙望遠鏡(Atacama Cosmology Telescope,ACT)等,在遙遠宇宙深處,發現一個溫度極高且為迄今已知質量最大的星系團,ACT-CL J0102-4915;此編號中,ACT-CL為口徑6米的阿塔卡瑪宇宙望遠鏡所發現的星系團的縮寫,J0102-4915為其在天空中的赤道座標,位在南天的鳳凰座方向,這是天文學家首度在這麼遠的地方發現類似子彈星系團(Bullet Cluster)的星系團系統。

這個新發現的星系團被暱稱為「El Gordo」—西班牙語中的「大塊頭」或「胖子」之意。它距離地球約70億光年(紅移值z相當於0.87),由兩個正在以時速數百萬公里的高速互相衝撞合併的次星系團所組成。根據觀測資料推測,這個星系團的質量高達(2.16±0.32)×1015倍太陽質量,兩個次星系團的質量分別為2:1。除了質量是目前已知最大的星系團之外,其溫度也是目前已知最熱的星系團之一,因此與相同距離的其他星系團相比,所發出的X射線也是最多的。

星系團是宇宙中結構最龐大的重力作用天體,一般相信是由規模比較小、成員比較少的星系群(groups of galaxies)互相合併,最後才會變得這麼龐大。由於星系群合併的過程,視彼時宇宙中的暗物質(dark matter)和暗能量(dark energy)的含量而定,因此可反過來藉由星系團來研究暗物質和暗能量這些神秘的宇宙組成。是以,尋找宇宙早期正在合併中的星系團,再與現今最佳的宇宙模型加以比對研究,對研究宇宙論的天文學家而言相當重要。雖然宇宙中像ACT-CL J0102-4915這種質量與規模的星系團數量稀少,但與現行宇宙論預測宇宙主要由暗能量與暗物質組成的論點相符。

Menanteau等人是透過ACT望遠鏡測量宇宙微波背景輻射(cosmic microwave background radiation,CMB)的扭曲程度而發現ACT-CL J0102-4915。CMB是137億年前宇宙大霹靂之後殘留的光;當CMB穿越星系團,和星系團中熾熱氣體的電子交互作用時,會使CMB的型態發生改變;星系團愈稠密、愈龐大,這種CMB變形的SZ效應(Sunyaev–Zel’dovich effect)愈明顯。之後,Menanteau等人又利用VLT測量兩個次星系團相撞的速度,以及這個龐大星系團與地球的距離;接著再利用錢卓X射線觀測衛星研究星系團中的熾熱氣體分布狀態。

觀測分析結果,兩個次星系團中暗能量和暗物質以外的一般物質主要是發出大量X射線的熾熱氣體,這些熾熱氣體的分布已經受到暗物質影響而扭曲變形;這是因為熾熱氣體運動速度已經因次星系團碰撞之故而慢下來了,但暗物質卻仍幾乎保持原速前進所造成的。

資料來源:A “Fat” Distant Galaxy Cluster[2012.01.10]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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