钱德拉在遥远的宇宙中发现松弛的星系团

动态弛豫星系团 SPT-CL J2215-3537 距离地球约 84 亿光年，使其成为迄今为止发现的最远的星系团，且未因与其他星系团的剧烈碰撞而受到干扰。

星系团是数百到数千个星系的丰富集合。

然而，星团中的大部分发光质量都存在于渗透到这些星系之间空间的热 X 射线发射相中。

这种巨大的发射 X 射线的等离子体被称为簇内介质，可以作为簇内发生情况的示踪剂。

随着时间的推移，星系团通过与其他星系团或星系团合并而增长，从而导致星系团气体的扰动，例如不对称或尖锐的特征。

然而，如果有足够的时间在不合并的情况下“放松”，这种等离子体可以呈现出光滑、平静的外观。

SPT-CL J2215-3537(简称SPT2215)是在宇宙只有53亿岁的时候看到的，而目前的年龄是138亿岁。

这意味着，与其他类似大小的星团相比，这个 700 万亿太阳质量的星团在形成过程中处于领先地位，并且在过去十亿年里一直在“滑行”，使其得以放松。

麻省理工学院天体物理学家迈克尔·卡尔萨迪拉 (Michael Calzadilla) 表示：“到目前为止，我们还没有看到像 SPT2215 这样遥远的松弛星系团。”

星团的中央是 SPT2215-BCG——所谓的中央最亮星团星系，其中心有一个巨大的黑洞。

卡尔萨迪拉和他的同事发现这个星系中正在形成大量新恒星。

当星团松弛时，热气体的冷却促进了最亮星团星系中恒星的形成。

气体冷却形成恒星的速度受到星团中心巨型黑洞行为的影响。

如果黑洞引发太多强大的爆发，那么星团中的大部分气体就无法冷却到足以形成大量新恒星的程度。

与钱德拉观察到的大多数松弛星团不同，SPT2215-BCG 中的巨大黑洞似乎并没有阻止这种冷却。

“SPT2215-BCG 中的黑洞似乎足够安静，足以让恒星形成蓬勃发展，”麻省理工学院的迈克尔·麦克唐纳博士说。

SPT2215 的另一个关键特征是其中心星系的隔离——在大约 600,000 光年范围内没有其他星系比它更明亮或更广阔。

这意味着该星团在大约过去十亿年里没有经历过与另一个星团的合并，这又提供了 SPT2215 松弛的证据。

天体物理学家不确定他们是否会找到一个在宇宙这个时期处于松弛状态的星系团，因为随着尺寸的增加，它们通常仍在经历与其他星系团或星系群合并的混乱。

阿贡国家实验室的研究员林赛·布莱姆博士说：“这个星团如此巨大，而且在宇宙中如此早期，这一事实表明它有一个非常令人兴奋的、快速的形成历史。”

“然而，放松的事实却表明了相反的情况。这就像在晚餐高峰期后立即找到一个整洁的厨房一样。”

斯坦福大学研究员 Adam Mantz 博士说：“像 SPT2215 这样的松弛星团是用来测量宇宙膨胀的路标之一。”

“将这样的遥远物体添加到我们的松弛星团样本中，可以让我们更好地限制宇宙膨胀的加速，以及驱动宇宙膨胀的暗能量的特性。”

《天体物理学杂志》上的一篇论文报道了这一发现。