钱德拉拉X射线天文台(Chandra)与其他望远镜的新观测,捕捉到一场罕见的宇宙事件:两个星系团已发生碰撞,并正朝着第二次冲撞的方向接近。
星系团是宇宙中最大尺度的结构之一,内置数百甚至数千个星系,由重力束缚而成,星系团内也含大量超高温气体,以及看不见的暗物质。此次观测的主角是距离地球约28亿光年的PSZ2 G181系统,由两个正在整合中的星系团组成。早期的电波观测曾发现,其外围出现括号形状的弧状结构。
在本次研究的新合成形象中,科学家结合了NASA的钱德拉拉与欧洲太空总局XMM-牛顿望远镜的X射线数据、先前的电波观测结果,以及可见光形象。经分析,括号状结构极可能为冲击波前缘,类似超音速飞行时产生的音障冲击波,可能源自约十亿年前星系团初次碰撞所造成的气体扰动。这些冲击波自碰撞中心向两侧扩散,目前两个对称波前缘的间距已达约1,100万光年,为目前所知此类结构间的最大距离。
最新的观测数据显示,PSZ2 G181系统正在准备进行第二次碰撞。在先前的交会后,两个星系团已逐渐减速并转向彼此靠近,预示着新一轮的冲撞正在酝酿中。研究团队通过对X射线形象的详细分析,发现了三个与碰撞轴对齐的冲击波前缘,可能是这场即将发生的二次碰撞的早期征兆。
PSZ2 G181系统的最新合成形象。形象中央的蓝色区域为X射线观测所揭示的两个星系团所含大量超高温气体(Hot Gas Cluster 1 & 2),以及三个内部冲击波结构(Inner X-ray Shocks)。红色的括号形结构则为电波波段观测到的冲击波前缘(Pair of Radio Shock Fronts),这些冲击波前缘形成于约十亿年前的初次碰撞事件。(Source:X-ray: NASA/CXC/CfA/Stroe, A. et al.; Optical: PanSTARRS; Radio: ASTRON/LOFAR; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk)
研究人员目前正估算这两个星系团的个别质量。尽管如此,整体而言,PSZ2 G181的总质量仍低于其他已知曾发生碰撞的星系团系统,使其成为一个特殊案例,也有助于研究较低质量系统中罕见的星系团碰撞事件。这项研究成果已发表在近期的《天体物理期刊(The Astrophysical Journal)》(Stroe et al. 2025)。
(首图来源:NASA/CXC/NGST, Public domain, via Wikimedia Commons)