天文学家解释了一个星系团如何保持其热量,尽管它发出 X 射线,导致其中心的热气体冷却。研究小组发现了在半人马星系团中心存在快速移动的高温气流。结果表明,如何避免热气体的冷却以及为什么星系团看起来如此。
XRISM 科学团队,包括名古屋大学的成员,解释了星系团如何保持热量,尽管它发出 X 射线,这通常对热气体产生冷却效应。通过观察半人马星系团,XRISM 团队发现了在星系团中心存在快速移动的高温气流。他们的发现发表在《自然》杂志上,可能解决了“冷却流问题”,解释了为什么星系团看起来如同现在的样子。
星系团由数百个星系组成,是宇宙中最大的天体。这些星系团对研究宇宙的大尺度结构和理解星系(包括我们自己的星系)如何生存、成长和演化非常重要。
星系团受到一个庞大的暗物质晕的支配,其强大的引力吸引来自星系团外部的高温气体。在这个过程中,热气体发出 X 射线,这具有冷却效应。随着物质冷却,它往往会凝聚并向星系团中心下沉,形成恒星。尽管这种恒星形成是可以观察到的,但数量远低于预期,而星系团中心意外地温暖,这表明温度是通过某种机制维持的,以补偿“冷却”效应。
研究小组对位于距地球约 1.5 亿光年的半人马星系团进行了观察。该团队使用 XRISM 卫星上的软 X 射线光谱仪“Resolve”来准确测量星系团中心高温气流的详细速度。该气流为中心提供能量并维持高温。
中泽教授说:“我们发现星系团中高温气体的湍流很少。停止该星系团热气体冷却的机制是对热气体的一般‘搅拌’,从外部区域向中心提供能量,从而维持高温。”
计算机模拟了星系团合并过程中的热气体运动,以解释这种被称为“气体波动”的运动。
中泽表示:“高精度光谱学将有助于我们更好地理解星系团庞大结构如何演化。”他说,“这不仅加深了我们对星系团的理解,也加深了对宇宙整体大尺度结构的形成和演化的理解。”