英仙座星系團(tuán)(Perseus cluster),位于英仙座方向距離地球大約3億光年遠(yuǎn)的一個(gè)富星系團(tuán)。又稱Abell 426。是x射線波段觀測到的最亮的星系團(tuán),也含有若干強(qiáng)射電源。
英仙座星系團(tuán)已被證認(rèn)為星系IC 310、NGC 1265和NGC 1275。最強(qiáng)的射電源(3C48A或英仙A)同超巨橢圓星系NGC 1275成協(xié)。該星系核區(qū)有強(qiáng)的連續(xù)輻射,周圍有半徑達(dá)40千秒差距的發(fā)射線亮條星云。x射線像顯示它周圍也有許多球狀星團(tuán)。
天文學(xué)家利用美國航天航空局(NASA)的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝到了著名的仙女座M31星系中大量極其罕見的藍(lán)色恒星。而被藍(lán)恒星圍繞著的、位于仙女座螺旋星系附近的一個(gè)超大質(zhì)量黑洞,居然等同于太陽質(zhì)量的一億倍。
仙女座M31星系中大量極其罕見的藍(lán)色恒星
仙女座星系距離大約250萬光年,算是銀河系的近鄰,其發(fā)現(xiàn)的很早,是人類肉眼可見的最遠(yuǎn)深空天體。此次,通過將哈勃望遠(yuǎn)鏡寬視場3號(hào)相機(jī)拍攝的藍(lán)光和紫外光曝光照片組合在一起,美國國家光學(xué)天文觀測臺(tái)的托德·勞爾獲得這幅高清照片,并成為迄今為止所展現(xiàn)星系圖片中最為清晰的可見光照片。
由美國華盛頓大學(xué)的宇宙科學(xué)家朱麗安·道坎頓領(lǐng)導(dǎo)的小組,對(duì)這張哈勃望遠(yuǎn)鏡拍到的圖片進(jìn)行分析。圖片中顯示出了大量藍(lán)色恒星,據(jù)推測這些恒星年齡不超過2億歲,從宇宙演變的歷史上來看,這個(gè)年齡還算不得年齡大。
值得注意的是,英仙座的光從起點(diǎn)傳播到銀河系大約需要2.5億年,英仙座星系團(tuán)(Perseus Cluster),是我們所見到最大天體中的一個(gè)。它是離我們較近的一個(gè)星系團(tuán),圖中的小暗點(diǎn)有些是屬于本銀河系中的恒星。星系所發(fā)出來的光必須花大約3億年的時(shí)間,才從宇宙中它所在的位置傳播到這里,所以我們看到的這些星系是在恐龍時(shí)代以前就存在了。
英仙座星系團(tuán)又稱為Abell 426,在它的中央是一個(gè)強(qiáng)大的X射線源,這對(duì)天文學(xué)家探討星系團(tuán)中氣體是如何和黑暗物質(zhì)(dark matter)作用有很大的幫助。英仙座星系團(tuán)是雙魚座-英仙座(Pisces-Perseus) 超星系團(tuán)(supercluster of galaxies)的一部份,此超星系團(tuán)在空中跨越了15度以上的視野且包含了1000多個(gè)星系。
英仙座跨越了秋季的銀河,所以對(duì)于天文愛好者來說,不管是使用雙筒望遠(yuǎn)鏡還是其他望遠(yuǎn)鏡, 這里都是搜尋天體的好地方。這個(gè)星座有很多耀眼的亮星。即使是在市郊也能看見該星座輪廓。銀河在該星系不像在旁邊的天鵝座那樣明亮. 這使得人們能夠看見很多亮星團(tuán),氣體星云和行星狀星云。
側(cè)面圖
研究同時(shí)確認(rèn),緊湊的藍(lán)色恒星簇是由仙女星座的“雙核”巨型旋渦星系(M31)包圍著的,而所謂“雙核”,實(shí)際上是一個(gè)由老紅星構(gòu)成的橢圓環(huán),環(huán)繞黑洞運(yùn)行時(shí)期與黑洞之間的距離超過了藍(lán)恒星。在軌道內(nèi)的最遠(yuǎn)點(diǎn)移動(dòng)時(shí),由于恒星的移動(dòng)速度較慢,給觀測的人們形成有兩個(gè)核心的錯(cuò)覺。
藏匿在仙女座星系的一個(gè)質(zhì)量約是太陽的1億倍的超大質(zhì)量黑洞,其“事件視界”(天文學(xué)中黑洞的邊界,在此邊界以內(nèi)光無法逃逸)就位于照片中央,坐落于一個(gè)緊湊藍(lán)色恒星簇附近。天文學(xué)家認(rèn)為,在我們銀河系,較年輕恒星就距離中央黑洞很近,說明這可能是螺旋星系中一個(gè)普遍規(guī)律。進(jìn)一步推測得出,仙女座星系的藍(lán)色恒星很可能就是在黑洞附近的猛烈爆裂中形成的,因?yàn)樗{(lán)恒星壽命一般都很短暫,如果在其他區(qū)域誕生,則沒有足夠的時(shí)間遷移到該黑洞附近。
揭秘最高清英仙座照片。
這是朱雀望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片
朱雀望遠(yuǎn)鏡探測了英仙座星系團(tuán)兩道長帶中的熱氣體暗淡的X射線輻射。上圖記錄下了700到7000電子伏特能段上的X射線輻射,曝光時(shí)間總計(jì)3天,以兩道偽彩色條帶表示。藍(lán)色表示較弱的X射線輻射。虛線圓圈直徑1160萬光年,表示所謂的位力半徑,冷氣體從這里開始進(jìn)入星系團(tuán)。紅色圓圈表示不與星系團(tuán)成協(xié)的X射線輻射源。插圖:星系團(tuán)明亮中央?yún)^(qū)域的照片,由NASA的錢德拉X射線天文臺(tái)拍攝,按比例表示。大圖請(qǐng)點(diǎn)擊無標(biāo)注大圖請(qǐng)點(diǎn)擊 圖片提供:NASA/ISAS/DSS/A. Simionescu et al.;插圖提供:NASA/CXC/A. Fabian et al.
朱雀望遠(yuǎn)鏡由日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)主持,NASA為其作了貢獻(xiàn),國際科學(xué)界也有所參與。這一發(fā)現(xiàn)刊登在3月25日出版的《科學(xué)》雜志上。
星系團(tuán)直徑數(shù)百萬光年,大多數(shù)普通物質(zhì)都以發(fā)出X射線的熾熱氣體的形式存在,它們充斥著星系之間的空間。
來自馬里蘭州格林貝爾特(Greenbelt)NASA戈達(dá)德太空飛行中心的論文合作者亞當(dāng)·曼茨(Adam Mantz)解釋說:“為了利用星系團(tuán)研究宇宙的演化,了解其中普通物質(zhì)的成分是關(guān)鍵?!?/div>
星系團(tuán)可以為通過其他手段(如星系巡天、恒星爆發(fā)以及宇宙微波背景也就是大爆炸的余輝)獲取的宇宙學(xué)參數(shù)提供獨(dú)立的檢驗(yàn)。星系團(tuán)數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)不能吻合。
NASA的威爾金森微波各向異性探測器(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,WMAP)探測了宇宙微波背景輻射,并得出重子物質(zhì)(也就是物理學(xué)家所說的普通物質(zhì))只占宇宙全部的4.6%。而先前的研究表明,星系團(tuán)中重子物質(zhì)的比例似乎比這一數(shù)值還要小。
朱雀望遠(yuǎn)鏡在鄰近星系團(tuán)邊緣拍攝的暗淡氣體圖象讓天文學(xué)家第一次有機(jī)會(huì)解決這一矛盾。
衛(wèi)星理想的研究目標(biāo)是英仙座星系團(tuán),它位于大約2.5億光年之外,以所在星座的名稱命名。它是銀河系以外最為明亮的延展X射線源,同時(shí)也是朱雀望遠(yuǎn)鏡嘗試測繪外圍氣體的星系團(tuán)中最為明亮、最靠近我們的一個(gè)。
這項(xiàng)研究的首席研究員、來自斯坦福大學(xué)科維里粒子天體物理與宇宙學(xué)研究所(KIPAC)的奧羅拉·西密昂涅斯庫(Aurora Simionescu)說:“在朱雀之前,我們對(duì)氣體特性的了解僅限于星系團(tuán)最核心的區(qū)域,這里的X射線輻射最為明亮,但是剩余的巨大空間本質(zhì)上說是未經(jīng)探測的?!?/div>
這張哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片展示了NGC 1275,也就是位于英仙座星系團(tuán)中央的那個(gè)星系。紅色的線狀纖維由懸浮在磁場中的冷氣體組成。大圖請(qǐng)點(diǎn)擊 圖片提供:NASA/ESA/Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration
2009年末,朱雀的X射線望遠(yuǎn)鏡反復(fù)觀測了該星系團(tuán),逐漸對(duì)東側(cè)外緣到中心西北的區(qū)域拍攝的照片。每組照片都記錄下了寬為2度的天區(qū),這相當(dāng)于滿月視直徑的2倍,在星系團(tuán)的距離上相當(dāng)于900萬光年。望遠(yuǎn)鏡對(duì)星系團(tuán)進(jìn)行了大約3天的觀測,利用能量比可見光高數(shù)百倍的X射線進(jìn)行測繪。
研究人員利用數(shù)據(jù)測量了暗淡的X射線氣體的密度以及溫度,這讓他們推測出許多其他的重要物理量。其中之一是所謂的位力半徑,它實(shí)際上標(biāo)示出了星系團(tuán)的邊界。根據(jù)測量,星系團(tuán)直徑1160萬光年,其中包含有質(zhì)量超過太陽660萬億倍的物質(zhì)。這幾乎是銀河系質(zhì)量的1000倍。
研究人員還確定出了星系團(tuán)氣體物質(zhì)占總質(zhì)量的比例,這里總質(zhì)量包括暗物質(zhì),根據(jù)WMAP的測量,它是占據(jù)宇宙大約23%的神秘物質(zhì)??紤]其巨大的尺度,星系團(tuán)應(yīng)是一份具有代表性的宇宙物質(zhì)樣本,其中普通物質(zhì)與暗物質(zhì)的比例應(yīng)該與WMAP的結(jié)果接近。但是英仙座星系團(tuán)的外邊緣看起來擁有太多的重子物質(zhì),這與先前的研究相反,不過仍舊與WMAP的結(jié)果有沖突。
為了解決這一問題,研究者說,他們必須要了解星系團(tuán)中熱氣體的分布。在中心區(qū)域,氣體再三因?yàn)槁愤^的星系而移動(dòng)并被平滑。但是計(jì)算機(jī)模擬表明,星系團(tuán)邊緣新鮮落入的氣體趨向于形成不規(guī)則的團(tuán)塊。
沒有考慮成團(tuán)效應(yīng)就會(huì)高估氣體的密度。這就導(dǎo)致了與微波背景輻射中普通物質(zhì)比例的不符合。
朱雀望遠(yuǎn)鏡觀測的首席研究員、KIPAC的斯蒂夫·艾倫(Steve Allen)說:“團(tuán)塊的分布以及它們進(jìn)入星系團(tuán)后并不會(huì)被立即破壞的事實(shí)是了解先前沒有探索過的區(qū)域發(fā)生的物理過程的關(guān)鍵線索?!?/div>
戈達(dá)德中心提供了朱雀的X射線望遠(yuǎn)鏡以及數(shù)據(jù)處理軟件,它還繼續(xù)運(yùn)營著相關(guān)設(shè)施,以支持使用該望遠(yuǎn)鏡的美國天文學(xué)家。
朱雀是(日文中的含義是“南方朱鳥”)是日本的第5顆X射線天文衛(wèi)星。它在2005年6月10日發(fā)射時(shí)的名稱是Astro-E2,發(fā)射后改為現(xiàn)名。望遠(yuǎn)鏡是由JAXA的宇宙科學(xué)研究所與NASA以及其他日美機(jī)構(gòu)合作開發(fā)的。
本站僅提供存儲(chǔ)服務(wù),所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布,如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容,請(qǐng)
點(diǎn)擊舉報(bào)。
打開APP,閱讀全文并永久保存
查看更多類似文章