美科學家發現30億光年外巨大星系群(組圖)

2011-06-26 21:03

這是阿貝爾-2744星系群的合成圖像，由哈勃空間望遠鏡，錢德拉X射線望遠鏡，以及歐洲南方天文臺甚大望遠鏡獲取的圖像疊加而成。圖像中的粉色指代炙熱的星系際氣體，藍色的則是暗物質。(GETTY IMAGES)

成員星系質量僅僅佔據了阿貝爾-2744星系總質量的5%不到,其它大約20%的質量是瀰散的氣體物質。(GETTY IMAGES)

一項最細研究顯示，一個遙遠的星系群是由遠古時期4個不同的星系群在數億年間相撞後形成的。

這個星系群名為阿貝爾-2744，即潘多拉星系群，天文學家們近期結合多臺太空或地面望遠鏡的數據進行正和分析之後得到了有關其歷史的這一見解，即這個星系群似乎是多個不同星系群過去在大約3.5億年間逐漸相撞合併後形成的產物。

這項研究的第一作者來自美國密歇根大學的瑞納托·杜普克(Renato Dupke)說：「我們叫它潘多拉星系群，因為它內部有著那麼多奇特的現象。其中有些現象我們在此之前從未見過。」

一個巨大而遙遠的星系群

星系群是由成百上千個不同的星系組成的集群，這是宇宙中由引力聚合起來的最大結構尺度。阿貝爾-2744離我們銀河系非常遙遠，距離達30億光年。

為了搞清楚阿貝爾-2744的一些神秘特徵，研究人員調動了一些大型天文設備，包括美國宇航局的哈勃空間望遠鏡，錢德拉X射線望遠鏡，歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡(VLT)以及日本國立天文臺的昴星團望遠鏡等等。

這樣細緻的研究結果是，小組繪製出了阿貝爾-2744星系中不同物質和質量的分布圖。

研究人員發現在可見光波段，由甚大望遠鏡和哈勃空間望遠鏡觀測的影像中的成員星系質量僅僅佔據了阿貝爾-2744星系總質量的5%不到。其它大約20%的質量是瀰散的氣體物質，這些氣體呈現高溫狀態，發出強烈的X射線輻射，因而能被錢德拉X射線望遠鏡觀測到。

那麼剩下的是什麼呢？是暗物質——一種看不見摸不著，也無法直接探測到的神秘物質。這是因為它們不和常規物質發生反應，因此也就無法對其進行直接的觀測。

但是這並非意味著暗物質無跡可尋，它們儘管不發生反應，但是它們擁有質量。因此通過對引力場異常的觀測，仍然可以判斷暗物質的存在。為了確定阿貝爾-2744星系中暗物質的分布，研究人員們採用了「引力透鏡效應」觀測技術。簡單地說，就是觀察更遠方背景星系發出的光被位於前景位置的暗物質引力場彎曲的現象。

這樣的光線彎曲會造成星系圖像的扭曲失真，而這種失真扭曲現象是可以被哈勃和甚大望遠鏡觀察到的。通過對這種扭曲情況的仔細分析，研究人員反演出了造成這種扭曲的暗物質在星系群中的分布位置圖。

為阿貝爾-2744製作地圖

總而言之，這樣的結果是，他們找到了這個星系群形成於一次複雜的星系撞擊的證據，這種撞擊留下了一些有趣的痕跡。

「阿貝爾-2744似乎是在大約3.5億年的時間段內，先後由4個的不同星系群相互撞擊合併而成的。」來自美國巴爾的摩空間望遠鏡研究所的丹·科爾(Dan Coe)說。「其內部各種不同物質呈現的雜亂分布非常不同尋常。」

研究人員表示，在撞擊過程中似乎造成了炙熱氣體和暗物質的分離，因此現在它們兩者位於分開的位置上。撞擊還導致這些物質和星系物質分離，潘多拉星系群中有很多隻有在不同的單個星系群中出現的獨特性質，它將它們混合到了一起。

靠近星系群的中心位置可以觀測到一個衝擊激波區，這裡是兩個原始星系群的炙熱氣體相互高速撞擊的區域。很明顯暗物質在這次撞擊中毫無影響地穿過去了。

在這一星系群的其他位置，可以看到星系和暗物質，但是看不到熱氣體。這裡的氣體可能已經在撞擊中被剝離了，留下的只是一些稀薄的痕跡。

而在星系群的外部，還有更加特別的線索。這裡存在大量的暗物質，但是可見物質很少。可見物質都被拋射出了更遠的外緣位置。

這些特別的線索將有助於科學家們逐漸弄清暗物質的性質，以及宇宙中各種不同要素之間的相互作用機理。研究人員將對阿貝爾-2744星系進行進一步的研究，以便瞭解更多的信息。