早期宇宙一个巨大天体正颠覆我们对宇宙演化的理解。大爆炸后仅14亿年,天文学家便观测到被剧烈加热至数百万度的高温气体,远超标准宇宙结构模型预期的强度与规模,似乎告诉我们早期星系团内几个超大质量黑洞、超新星此阶段就累积足以“煮沸”大片气体的能量。

近日,英属哥伦比亚大学天体物理学博士生Dazhi Zhou领导的团队使用阿塔卡马大型毫米及次毫米波数组(ALMA)探测宇宙微波背景(CMB),在星系团SPT2349–56发现苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应(Sunyaev-Zel'dovich effect,SZ效应)的强烈信号。

由于该信号太过不真实,团队经过数月计算验证,终于确认该气体温度至少为模型预测5倍,比当今许多星团内发现的气体更热。

SPT2349-56星系团最初于2010年由南极望远镜发现,早期观测结果已显示它不寻常,2018年发布的后续观测证实,该天体是由30多个活跃星爆星系组成的星系团,正以比银河系快1,000倍的速度疯狂形成恒星,且时间点落在宇宙诞生后仅约14亿年左右。

正常来说,星系团重力加热应该是缓慢过程,需数十亿年才能造就最新观测到的热气体温度,现有模型指出,仅靠重力不可能在此时期就产生这种高温气体,因此研究人员怀疑,SPT2349-56星系团内至少有3个超大质量黑洞正通过强大喷流注入额外能量,强烈加速星系团内部庞大气体聚集升温。

反过来,这表明当前星系团演化理论远未成熟,即使在早期宇宙,也需考虑整体星系团生态系统,厘清强烈恒星形成、活跃黑洞、过热气体介质如何相互作用以促成年轻星系团形成。

新论文发表在《自然》(Nature)期刊。

(首图来源:英属哥伦比亚大学)