觀測半人馬座星系團的科學家取得了令人興奮的突破，他們發現其核心中存在著強大的熱氣流。他們利用先進的XRISM 衛星證明這些氣流是由巨大星系團之間的劇烈碰撞產生的，導致星系團內部出現氣體劇烈晃動。

藝術家對半人馬座星系團中心的印象圖。藍色表示巨大的熱氣體流，白色表示星系，紅褐色表示冷氣體。圖片來源：JAXA

這項發現最終解決了數十年來的一個宇宙之謎：星系團中心的氣體如何在不斷損失能量的情況下保持極高的溫度。這些見解讓我們得以一窺塑造我們不斷演化的宇宙的激烈互動。

XRISM 合作計畫發現了半人馬座星系團核心內的熱氣體流動。研究人員利用XRISM 衛星的先進X 射線測量結果並將其與詳細的數值模擬進行比較，證實這些氣體運動是由星系團之間的碰撞引起的，導致星系團內的氣體「晃動」。這項發現解決了星系團核心如何保持高溫的長期謎團，並為我們的宇宙的持續演化提供了新的見解。

星系間熱氣體的「晃動」。星系團之間的碰撞對星系團內介質產生「晃動」效應，造成大量氣體流動，導致星系團內容振盪。圖片來源：JAXA

天文學家長期以來一直認為，星系和星系團（主要由暗物質結合在一起的巨大結構）之間的強大引力透過合併和碰撞推動其成長。然而，先前一直缺乏直接的觀測證據。

現在，國際XRISM（X 射線成像和光譜任務）合作提供了這項證據。該團隊利用日本宇宙航空研究開發機構( JAXA ) 於2023 年發射的XRISM 衛星研究了半人馬座星系團。該衛星的機載儀器Resolve 在X 射線光譜方面提供了前所未有的精度，使天文學家能夠準確測量氣體速度並確認這些突破性的結果。

XRISM 測量示意圖。星系團中心的NGC 4696 星係被我們視線兩側不同的氣流所包圍。來源：JAXA

透過觀察半人馬座星系團的核心，包括中央星系NGC 4696，他們首次發現在地球視線範圍內有一股熱氣體以每秒130 至310 公里的速度流動。他們也繪製了遠離中心位置的速度變化圖。

由東京都立大學藤田豐教授和高能加速器研究組織佐藤浩介副教授領導的研究小組透過與模擬結果進行比較，發現這與與其他星系團碰撞引起的熱氣體（也稱為星系團內介質(ICM)）的「晃動」相一致。這是此類「晃動」的第一個直接證據，證實了長期以來假設的宇宙演化圖景。

使用XRISM Resolve 光譜儀測量的半人馬座星系團的X 射線光譜。 XRISM 衛星上的光譜儀可以以無與倫比的分辨率區分峰值。圖片來源：JAXA

它還解決了天文學家長期未解之謎，即如此明亮的X 射線氣體如何保持高溫。理論上，如此強烈的輻射應該會導致能量損失，從而導致氣體冷卻；這被稱為輻射冷卻。這種冷卻發生的時間比星團的年齡要短，但迄今為止的觀察表明，氣體以某種方式保持了高溫。這些新發現為這個問題提供了一個巧妙的解決方案。如果星團核心的氣體能夠“晃動”，即大量氣體在中心周圍來回流動，能量就可以透過混合過程傳輸到核心，使氣體保持高溫，並使輻射保持明亮。該團隊的突破性成果現已發表在科學期刊《自然》上。

這些前所未有的精確測量是我們對星系團形成和演化的理解的重大飛躍。 XRISM 任務還有幾年時間，天文物理學界熱切期待對宇宙變化性質的更多洞察。

編譯自/ ScitechDaily