发现庞大的星系团隐藏在明显视线中

来源：天文物理

麻省理工学院科学家们发现了一个巨大的新星系团隐藏在我们眼前。该星团距离地球仅24亿光年，由数百个独立星系组成，围绕着一个极其活跃的超大质量黑洞。该黑洞类星体的中心被命名为PKS1353-341，它非常明亮，以至于几十年来在夜空中观察它的天文学家们都认为，该类星体在宇宙的角落里是孤独的，从一个星系的中心发出孤独的光。但正如麻省理工学院的研究小组发表在《天体物理学》上的那样，类星体的光线如此明亮，以至于它周围聚集了数百个星系。

博科园-科学科普：在新分析中，研究人员估计在星系团中有数百个独立的星系，这些星系的总质量约为690万亿颗太阳。相比之下，我们的银河系大约只有有4000亿个太阳质量。研究小组还计算出，星团中心的类星体比太阳亮460亿倍。它极其明亮的亮度很可能是暂时疯狂进食的结果：当一个巨大的圆盘状物质围绕着类星体旋转时，圆盘上的大块物质就会下落并进食，导致黑洞以光的形式放射出大量能量。麻省理工学院Kavli天体物理和空间研究所的物理学助理教授、研究作者迈克尔·麦克唐纳说：这可能是星团经过的一个短暂阶段，在这个阶段，中心黑洞吃了一顿快餐，变得明亮，然后又消失了。

x射线图像(蓝色)和光学放大图像(金色和棕色)显示了隐藏星系团的中心星系，该星系团隐藏着一个超大质量黑洞。图片：Taweewat Somboonpanyakul

这可能是我们碰巧看到的一个光点。在一百万年后，这可能看起来像一个漫无边际的模糊球。麦克唐纳和他的同事们认为，这一隐藏星团的发现表明，在极其明亮的天体背后可能隐藏着其他类似星系群，天文学家们把它们错定义为单一光源。研究人员目前正在寻找更多隐藏的星系团，这可能是估算宇宙中有多少物质以及宇宙膨胀速度的重要线索。论文的共同作者包括麻省理工学院研究生Taweewat Somboonpanyakul、普林斯顿大学的Henry Lin、大型天气观测望远镜的Brian Stalder和哈佛-史密森天体物理中心的Antony Stark。

2012年麦克唐纳和其他人发现了凤凰星团，这是宇宙中最大、最明亮的星系团之一。对麦克唐纳来说，神秘的是为什么这个星团如此明亮，而且在天空中很容易观察到的区域，以前从未被发现过。麦克唐纳说：我们开始问自己为什么没有更早发现它，因为它的性质非常极端，非常明亮。这是因为我们对集群的外观有先入为主的概念，这个和那个不一致，所以错过了。在很大程度上，天文学家们假设星系团看起来“蓬松”，在x射线带中发出非常漫反射的信号，而不是像点一样明亮的源，这些源被解释为极其活跃的类星体或黑洞。

这些图像要么是所有的点，要么是气泡，这些气泡是巨大的百万光年的热气体球，称之为星团，这些点是黑洞，它们在吸积气体，并在气体螺旋上升时发光。在一个星团的中心有一个快速增长的黑洞想法——不认为这是自然界发生的事情。但凤凰星团的发现证明了星系团确实可以容纳大量活跃黑洞，这促使麦克唐纳思考：附近是否还有其他的星系团被简单地认错了呢?为了回答这个问题，研究人员建立了一项名为“芯片”(CHiPS)的调查，专门针对隐藏在普通视线下的星团，旨在重新评估过去拍摄的x射线图像。

从点光源的档案数据开始，或者是天空中超亮的物体，寻找毛绒绒东西内部的点源。对于先前发现的每一个点源，研究人员记录下它们的坐标，然后使用麦哲伦望远镜(Magellan Telescope)更直接地研究它们。麦哲伦望远镜是位于智利山区的一架强大的光学望远镜。如果他们观察到点源周围的星系数量超过预期(这是气体可能来自星系团的迹象)，研究人员就会利用美国宇航局的钱德拉x射线天文台再次观察点源，以确定主点源周围的扩散源。

大约90%的信息来源都不是集群，但有趣的是发现为数不多的事情都是违反规则的。这篇新论文报告了芯片调查的第一个结果，到目前为止，该调查已经证实了一个新星系团中存在一个极其活跃的中心黑洞。黑洞的亮度可能与它吃了多少有关，这是典型的星团中心黑洞亮度的数千倍，所以它的进食非常极端。不知道这种情况会持续多久，或者会持续多久。找到更多这样的东西将帮助我们理解，这是一个重要的过程，还是宇宙中只有一个这样的奇怪的东西。

研究小组计划梳理更多的x射线数据，以寻找第一次可能错过的星系团。如果芯片调查能找到足够的这些物质，就能精确地确定黑洞的具体吸积速率，黑洞从主要产生辐射转变为产生机械能，机械能是黑洞的两种主要形式。来自黑洞的能量输出，这个特别的物件很有趣，因为它能逆潮流而动，要么是中心超大质量黑洞的质量远低于预期，要么是吸积流的结构异常。

那些怪人是教给我们最多的。除了为黑洞的进食或吸积行为提供光线外，对更多星系团的探测可能有助于估计宇宙膨胀的速度。以泰坦尼克号为例，如果知道两个最大的碎片落在哪里，就可以把它们映射回去，看船是在哪里撞上冰山的。同样地，如果你知道宇宙中所有的星系团在哪里，它们是宇宙中最大的部分，它们有多大，有一些关于宇宙开始时的样子的信息，从大爆炸中知道的，然后就可以绘制出宇宙是如何膨胀的。

博科园-科学科普｜ 参考期刊文献 :《Astrophysical Journal》｜研究/来自：麻省理工学院