天文学家发现“不可能存在”的星系团 挑战既有认知

日前，天文学家在宇宙大爆炸发生仅14亿年后的宇宙空间中，发现了一个看似“不可能存在”的星系团，这个星系团内竟挤下了30多个星系，而其覆盖范围仅为50万光年，且内部温度完全颠覆了现有认知。

这一编号为SPT2349-56的星系团由智利阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）观测发现，它的存在对人类关于“星系及星系团形成速度”的既有认知构成了挑战。

加拿大新斯科舍省达尔豪斯大学天文学教授斯科特・查普曼在一份声明中表示：“这一发现告诉我们，早期宇宙中一定存在一些东西，很可能是该星系团内3个新近发现的超大质量黑洞，它们向周边环境释放了巨大能量，并塑造着这个年轻的星系团。这一过程比我们此前预想的要早得多，也剧烈得多。”

星系团内部充斥着一团炽热的气体，被称为“星系团内介质”。加拿大不列颠哥伦比亚大学博士生、该研究论文的第一作者周大志（Dazhi Zhou，音译）将其比作星系团的“大气”。在大多数星系团中，星系团内介质的温度可达数千万甚至数亿摄氏度。

天体物理学家曾认为，星系团内介质需要经过数十亿年的演化才能达到如此高温，但SPT2349-56星系团的发现推翻了这一观点。

周大志指出：“我们从未想过，在宇宙演化史如此早期的阶段，会出现温度这么高的星系团‘大气’。这里的气体温度至少是理论预测值的5倍，甚至比许多现存星系团的气体温度更高、能量更强。”

此前，天文学家也曾发现过比SPT2349-56星系团更古老、距离地球更遥远的星系团。但这些早期星系团与SPT2349-56的关键区别在于：前者属于“原星系团”，意味着它们尚未通过引力完全束缚在一起。因此，这些原星系团的星系团内介质温度目前并不高，且模型预测它们在未来数十亿年内都不会达到高温状态。

相比之下，SPT2349-56星系团的演化进程似乎“大幅超前”，这表明人类现有的星系团成长及升温模型仍存在缺陷。

周大志表示：“我们希望弄清楚，剧烈的恒星形成活动、活跃的黑洞以及这片过热的‘大气’之间存在怎样的相互作用，这又能为我们揭示现存星系团的形成过程提供哪些线索。在这样一个年轻且致密的系统中，所有这些现象怎么会同时发生？”

截至目前，这个问题仍没有答案。不过，相关研究成果已于1月5日发表在《自然》期刊上。