發現龐大的星系團隱藏在明顯視線中

麻省理工學院科學家們發現了一個巨大的新星系團隱藏在我們眼前。該星團距離地球僅24億光年，由數百個獨立星系組成，圍繞著一個極其活躍的超大質量黑洞。該黑洞類星體的中心被命名為PKS1353-341，它非常明亮，以至於幾十年來在夜空中觀察它的天文學家們都認為，該類星體在宇宙的角落裡是孤獨的，從一個星系的中心發出孤獨的光。但正如麻省理工學院的研究小組發表在《天體物理學》上的那樣，類星體的光線如此明亮，以至於它周圍聚集了數百個星系。

博科園-科學科普：在新分析中，研究人員估計在星系團中有數百個獨立的星系，這些星系的總質量約為690萬億顆太陽。相比之下，我們的銀河系大約只有有4000億個太陽質量。研究小組還計算出，星團中心的類星體比太陽亮460億倍。它極其明亮的亮度很可能是暫時瘋狂進食的結果：當一個巨大的圓盤狀物質圍繞著類星體旋轉時，圓盤上的大塊物質就會下落並進食，導致黑洞以光的形式放射出大量能量。麻省理工學院Kavli天體物理和空間研究所的物理學助理教授、研究作者邁克爾·麥克唐納說：這可能是星團經過的一個短暫階段，在這個階段，中心黑洞吃了一頓快餐，變得明亮，然後又消失了。

x射線圖像(藍色)和光學放大圖像(金色和棕色)顯示了隱藏星系團的中心星系，該星系團隱藏著一個超大質量黑洞。圖片：Taweewat Somboonpanyakul

這可能是我們碰巧看到的一個光點。在一百萬年後，這可能看起來像一個漫無邊際的模糊球。麥克唐納和他的同事們認為，這一隱藏星團的發現表明，在極其明亮的天體背後可能隱藏著其他類似星系群，天文學家們把它們錯定義為單一光源。研究人員目前正在尋找更多隱藏的星系團，這可能是估算宇宙中有多少物質以及宇宙膨脹速度的重要線索。論文的共同作者包括麻省理工學院研究生Taweewat Somboonpanyakul、普林斯頓大學的Henry Lin、大型天氣觀測望遠鏡的Brian Stalder和哈佛-史密森天體物理中心的Antony Stark。

2012年麥克唐納和其他人發現了鳳凰星團，這是宇宙中最大、最明亮的星系團之一。對麥克唐納來說，神秘的是為什麼這個星團如此明亮，而且在天空中很容易觀察到的區域，以前從未被發現過。麥克唐納說：我們開始問自己為什麼沒有更早發現它，因為它的性質非常極端，非常明亮。這是因為我們對集群的外觀有先入為主的概念，這個和那個不一致，所以錯過了。在很大程度上，天文學家們假設星系團看起來「蓬鬆」，在x射線帶中發出非常漫反射的信號，而不是像點一樣明亮的源，這些源被解釋為極其活躍的類星體或黑洞。

這些圖像要麼是所有的點，要麼是氣泡，這些氣泡是巨大的百萬光年的熱氣體球，稱之為星團，這些點是黑洞，它們在吸積氣體，並在氣體螺旋上升時發光。在一個星團的中心有一個快速增長的黑洞想法——不認為這是自然界發生的事情。但鳳凰星團的發現證明了星系團確實可以容納大量活躍黑洞，這促使麥克唐納思考：附近是否還有其他的星系團被簡單地認錯了呢?為了回答這個問題，研究人員建立了一項名為「晶元」(CHiPS)的調查，專門針對隱藏在普通視線下的星團，旨在重新評估過去拍攝的x射線圖像。

從點光源的檔案數據開始，或者是天空中超亮的物體，尋找毛絨絨東西內部的點源。對於先前發現的每一個點源，研究人員記錄下它們的坐標，然後使用麥哲倫望遠鏡(Magellan Telescope)更直接地研究它們。麥哲倫望遠鏡是位於智利山區的一架強大的光學望遠鏡。如果他們觀察到點源周圍的星係數量超過預期(這是氣體可能來自星系團的跡象)，研究人員就會利用美國宇航局的錢德拉x射線天文台再次觀察點源，以確定主點源周圍的擴散源。

大約90%的信息來源都不是集群，但有趣的是發現為數不多的事情都是違反規則的。這篇新論文報告了晶元調查的第一個結果，到目前為止，該調查已經證實了一個新星系團中存在一個極其活躍的中心黑洞。黑洞的亮度可能與它吃了多少有關，這是典型的星團中心黑洞亮度的數千倍，所以它的進食非常極端。不知道這種情況會持續多久，或者會持續多久。找到更多這樣的東西將幫助我們理解，這是一個重要的過程，還是宇宙中只有一個這樣的奇怪的東西。

研究小組計劃梳理更多的x射線數據，以尋找第一次可能錯過的星系團。如果晶元調查能找到足夠的這些物質，就能精確地確定黑洞的具體吸積速率，黑洞從主要產生輻射轉變為產生機械能，機械能是黑洞的兩種主要形式。來自黑洞的能量輸出，這個特別的物件很有趣，因為它能逆潮流而動，要麼是中心超大質量黑洞的質量遠低於預期，要麼是吸積流的結構異常。

那些怪人是教給我們最多的。除了為黑洞的進食或吸積行為提供光線外，對更多星系團的探測可能有助於估計宇宙膨脹的速度。以泰坦尼克號為例，如果知道兩個最大的碎片落在哪裡，就可以把它們映射回去，看船是在哪裡撞上冰山的。同樣地，如果你知道宇宙中所有的星系團在哪裡，它們是宇宙中最大的部分，它們有多大，有一些關於宇宙開始時的樣子的信息，從大爆炸中知道的，然後就可以繪製出宇宙是如何膨脹的。

博科園-科學科普｜ 參考期刊文獻 :《Astrophysical Journal》｜研究/來自：麻省理工學院

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