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天文學(xué)家發(fā)現(xiàn),理應(yīng)接近“死亡”的鳳凰星系團(Phoenix Cluster)正在“涅槃重生”。該星系團的核心物質(zhì)正處于劇烈的氣體冷卻過程,從而促進大量的新恒星誕生。
美國麻省理工學(xué)院等多所大學(xué)的研究團隊,使用NASA的詹姆斯?韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的紅外線儀器(MIRI),發(fā)現(xiàn)鳳凰星團中心處正在進行前所未有的“冷熱交換”現(xiàn)象,且過程中還在大量生成恒星。這一最新發(fā)現(xiàn)于2月5日發(fā)表在《自然》科學(xué)雜志上,在Altmetric評分的所有研究成果中排名前5%。
15年前,天文學(xué)家使用南極洲的南極望遠(yuǎn)鏡,發(fā)現(xiàn)位于鳳凰座(Phoenix)方向有一個異常明亮星系團,將其命名為鳳凰星系團(Phoenix Cluster)。它距離地球約58億到86億光年,是一個擁有1,000個星系的巨大星系團,其大小要遠(yuǎn)超于其它普通星團。
令研究團隊感到奇怪是,像鳳凰星系團這樣古老的巨大星系團,其中心星系應(yīng)該早已耗盡,形成恒星所需的冷氣體“燃料”理應(yīng)進入“紅色和死亡”狀態(tài)。然而它的中心星系卻極為明亮,且有大量的恒星生成。他們估計,中心星系每年大約會產(chǎn)生出1,000顆恒星。
這對于其它的星系來說是一個異常數(shù)值,因為過去科學(xué)家觀察到宇宙中恒星形成最多的星系團,每年大約生成100顆恒星,普通的星團每年只會生成1顆恒星。
鳳凰星系團可以說顛覆了科學(xué)家們過去對星系團演化的認(rèn)知。另外,科學(xué)家也在思考,鳳凰星系團的中心星系,是如何維持高產(chǎn)的恒星形成速率的。當(dāng)時的科學(xué)家猜測中心星系出現(xiàn)極端的氣體冷卻作用,或者是這些冷氣體來源于其它較年輕的星系。
為了解開這個疑問,該團隊使用韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的紅外儀器觀測鳳凰星系團中心區(qū)域散發(fā)出的Ne-Vi發(fā)射線,并繪制出日冕氣體圖。Ne-Vi發(fā)射線是氖氣在接近30萬°C時,才會出現(xiàn)的特有發(fā)射線,是探測星系團核心氣體狀態(tài)的理想“探針”。
結(jié)果顯示,鳳凰星系團中心十分明亮,周圍氣體正在進行激烈的“冷熱交替”現(xiàn)象,整體呈現(xiàn)一種“溫暖”的狀況,但周圍最熱區(qū)域的溫度高達(dá)37.8萬°C,而最冷區(qū)域的溫度則達(dá)到-263.15°C(理論上的絕對零度下限值為-273.15°C)。
這個結(jié)果令該團隊感到震驚,因為這是科學(xué)界第一次觀測到極熱和極冷的氣體同時存在的“溫暖”氣體,過去只是在其它星系團核心中,看到極熱或極冷的氣體,并沒有發(fā)現(xiàn)任何介于兩者之間的氣體。
另外,研究小組發(fā)現(xiàn)中心星系正在經(jīng)歷極端冷卻,每年產(chǎn)生的超冷氣體相當(dāng)于5,000至23,000個太陽的質(zhì)量。這些“冷物質(zhì)”被認(rèn)為給恒星提供了足夠的生成“燃料”,因此中心星系很可能不需要使用周圍星系的燃料,也能自己發(fā)生星暴(恒星形成率高于一般速率的統(tǒng)稱)。
這項研究的主要作者、麻省理工學(xué)院卡夫利天文物理和太空研究所物理學(xué)研究生邁克爾?里夫(Michael Reefe)對該校的新聞社表示,“我們第一次完整地看到恒星形成過程中,從高溫到中溫再到低溫的階段,這在任何星系中都從未被觀察到。而且我們到處都能看到這種中間溫度的氣體,形成一個光環(huán)一樣的結(jié)構(gòu)。”
合著作者、麻省理工學(xué)院物理學(xué)副教授麥克唐納(Michael McDonald)補充說,“這種巨大的星暴,可能是每個星團在某個時刻都會經(jīng)歷的過程。不過,目前我們只有在鳳凰星團中看到這種情況,我們猜它可能走上一條與其它星系不同的道路。這將是一個十分有趣的探索。”
“當(dāng)時我們猜想這些冷氣體,可能是附近的星系拋射到中心造成的,也可能是這種氣體以某種方式,讓核心的熱氣體直接快速冷卻下來。現(xiàn)在這個觀測,讓我們了解到正在發(fā)生的事情,也了解這些明星的誕生原因。這項新研究也為后面研究宇宙提供一個新的途徑。”他說。
這項工作得到NASA的部分資助。
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