星系团是宇宙中由重力聚集而成的大型构造,内部包含数百甚至数千个星系、大量暗物质,以及充满星系之间的高温气体。这些气体温度高达数百万度,因此会发出强烈X射线。位于室女座方向、距离地球约10亿光年的星系团Abell2029,过去一直被天文学家视为宇宙中最稳定、最“平静”的星系团之一。然而,美国太空总署的钱卓拉X射线天文台(ChandraX-rayObservatory)最新观测却发现,它其实曾经历过一场惊人的宇宙碰撞,而这场事件留下的痕迹至今仍清晰可见。
近期研究团队利用钱卓拉X射线天文台,对Abell2029进行最深度的X射线观测。结果显示,大约40亿年前,一个较小的星系团曾撞入Abell2029并引发剧烈扰动。这场碰撞让星系团内部的高温气体开始大规模晃动,最终形成一道长达约200万光年的巨大螺旋结构。研究人员形容,这种现象就像摇晃酒杯后,里面的红酒沿着杯壁旋转一般,只不过发生的尺度是整个星系团。这条“气体螺旋”也是目前观测到最长的同类结构之一。
除了巨大螺旋之外,天文学家还找到多项过去从未同时出现在单一星系团中的碰撞证据。例如,观测中发现一片由碰撞产生、温度较低的气体飞溅区;此外,在超高温气体内还可能存在一道巨大震波,其形成方式类似超音速飞机产生的音爆。研究团队也辨认出一个被称为“海湾”(bay)的特殊气体结构,推测可能是螺旋外围气体与小型星系团穿越时遭剥离的物质彼此重叠所形成。不过,研究人员也表示,目前仍不能完全排除其他形成原因。
通过电脑模拟,研究团队推测,当年撞入的较小星系团质量约只有Abell2029的十分之一。它第一次穿越主星系团时,强烈重力便将大量气体向侧边拉扯,形成螺旋状晃动;之后又受到主星系团重力影响而减速折返,再次撞入核心区域,进一步产生震波与尾流结构。为了找出这些细微痕迹,研究人员还使用特殊分析技术,比较高温气体与原本对称椭圆分布之间的差异,进而重建这场古老碰撞的历史。

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