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早期宇宙中发现极热星系团:挑战传统星系团形成模型

2026 年 1 月由加拿大研究人员牵头、来自多国的天文学家团队在《自然》杂志上发表的研究,首次发现一颗距今约 1.4 

2026 年 1 月由加拿大研究人员牵头、来自多国的天文学家团队在《自然》杂志上发表的研究,首次发现一颗距今约 1.4 十亿年、距大爆炸仅 14 亿年后的星系团,其内部气体温度远超现行理论预估,表明早期宇宙中存在强大能量源,迫切需要重新审视星系团形成过程。

发现概述

星系团名称:SPT2349‑56

观测设备:阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)

观测时段:距今约 12 十亿年

核心直径:约 500 000 光年(与银河系晕相当)

活跃星系数:30 余颗

星形成速率:约 5 000 倍银河系

研究团队通过苏亚韦‑泽尔多夫效应测定星系团内部气体热能,发现该气体温度至少是理论预估的 5 倍,甚至比许多现今星系团更热、更能量丰富。

关键发现

“我们没想到在宇宙历史如此早期就能看到如此极热的星系团大气层。” — Dazhi Zhou(UBC 物理与天文学博士候选人,本文第一作者)

“起初我对这一信号持怀疑态度,感觉它太强劲,难以置信。但经过数月的验证,我们确认该气体至少比预期热五倍,甚至比许多现今星系团更热、更能量。”

“这表明早期宇宙中某些力量——很可能是该星系团中新近发现的三颗超大质量黑洞——已在极早期向周围注入巨量能量,塑造了星系团的结构。” — Scott Chapman(达尔豪斯大学教授,本文共同作者,前加拿大国家研究委员会(NRC)研究员)

对现行模型的冲击

传统星系团形成模型认为,星系团在演化过程中会随时间逐渐吸积气体、受引力坠落并慢慢升温,直至变得巨大且稳定后才达到如此高的温度。新观测显示,加热过程在星系团形成初期就已快速、剧烈地展开,与“温度随时间慢慢升高”这一预期完全不符。

超大质量黑洞的角色

团队推测,SPT2349‑56 内的三颗超大质量黑洞正在为星系团注入巨大能量,驱动气体快速升温并塑造早期星系团环境。未来计划利用电磁波谱和重力波探测,进一步阐明:

强烈的星形成、活跃黑洞与过热大气层之间的相互作用

早期星系团如何在极短时间内演化成如此庞大、密集的结构

“我们想弄清楚,强烈的星形成、活跃的黑洞以及这个过热的大气层是如何同时作用在如此年轻、紧凑的系统中的。” — Dazhi Zhou

研究意义

“理解星系团是解码宇宙最大星系的关键。” — Scott Chapman(UBC 关联教授)

星系团不仅是宇宙中最大的结构之一,也是构成巨大星系的主要宿主。它们的演化深受星系团内部强烈环境——尤其是星系团间的气体(星系团介质)——的影响。此发现迫使天体物理学家重新审视引力聚合与能量输运机制。

勇编撰自论文"Sunyaev–Zeldovich detection of hot intracluster gas at redshift 4.3".Nature.2026相关信息,文中配图若未特别标注出处,均来源于自绘或公开图库。