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14亿年宇宙现“高烧”星系团,黑洞加热颠覆早期宇宙演化认知

   时间:2026-01-10 21:17:35 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

宇宙演化研究领域近日迎来重大突破:一个形成于宇宙诞生仅14亿年的星系团,其核心区域温度竟高达1000万开尔文,这一发现直接挑战了传统宇宙学模型。由加拿大不列颠哥伦比亚大学周大志博士领衔的国际团队,通过智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)的观测数据,揭示了这一颠覆性现象背后的物理机制。

这个被命名为SPT2349-56的星系团,早在2010年就被南极望远镜在巡天观测中捕捉到模糊影像。但直到近期,研究团队通过ALMA的深度探测才确认:这个直径约130千秒差距的星系团内,密集聚集着30余个星系,其内部碰撞频率远超理论预期。更令人震惊的是,其核心气体温度比成熟星系团高出五倍,相当于在宇宙"婴儿期"就出现了"高烧"症状。

传统理论认为,星系团需要经历数十亿年的引力收缩过程,才能将引力势能逐步转化为热能。这个过程被形象地比喻为"宇宙炖肉"——需要漫长的小火慢炖才能达到高温状态。但SPT2349-56的观测数据显示,这个年轻星系团在形成初期就完成了能量积累,其核心区域热能达10⁶¹尔格,是单纯引力作用产生能量的十倍。

研究团队通过分析宇宙微波背景辐射(CMB)的特殊偏移现象,即"苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应",间接测得了星系团的气体温度。这种效应源于CMB光子与高温电子碰撞时发生的能量转移,就像在宇宙背景中留下了独特的"温度指纹"。经过数月的仪器校准和数据分析,团队排除了所有可能的观测误差,确认了这一突破性发现。

进一步观测揭示,星系团核心存在三个活跃的射电星系核(AGN),每个都对应着超大质量黑洞。这些黑洞在吞噬物质时,通过吸积盘和强磁场作用,会沿着自转轴喷射出接近光速的相对论性喷流。这些喷流如同宇宙级"加热棒",将黑洞的旋转动能高效转化为热能,使星系团在极短时间内达到超高温度。

加拿大达尔豪斯大学天文学教授斯科特·查普曼指出,这一发现彻底改变了科学家对早期宇宙的认知。传统模型认为星系团演化遵循"先聚集、再加热、后稳定"的线性过程,但SPT2349-56的案例表明,这三个阶段可以同步进行甚至爆发式推进。在这个极端环境中,恒星高速形成、黑洞剧烈加热、星系团内介质超热三种过程相互交织,形成了全新的演化图景。

该发现最重大的意义在于重新定义了黑洞在宇宙演化中的角色。过去认为黑洞只是被动的物质吞噬者,现在证实它们从宇宙早期就开始主动调控星系团的演化进程。SPT2349-56作为宇宙"青少年时期"的极端样本,为理解现今宇宙大尺度结构的形成提供了关键线索。

目前研究团队正计划开展更深入的观测,重点探究黑洞喷流与星系团内介质的相互作用机制,以及这种极端环境对恒星形成的影响。这个年轻星系团展现出的狂暴能量,暗示着宇宙深处可能存在更多颠覆传统认知的"异常天体",等待人类去探索发现。

 
 
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