科學家發現新星系 或將改寫宇宙認知

科學家發現新星系 或將改寫宇宙認知

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科學家發現新星系 或將改寫宇宙認知
2026 年 1 月 6 日，據英國媒體報道，研究人員發現了一個新星系團，其溫度比預期高出 5 倍，這一發現可能改寫人類對宇宙的認知。該星系團在大爆炸後僅 14 億年形成，其極端高溫原本被認為只可能出現在宇宙生命後期形成的更成熟、穩定的星系團中。這一「嬰兒星系團」的發現，可能表明宇宙誕生之初的爆發性遠超此前的想象。

意外的高溫現象：超大質量黑洞的影響

科學家認為，這種意外的高溫可能源自星系團深處隱藏的三個超大質量黑洞。研究報告的共同作者、不列顛哥倫比亞大學博士生周大志表示：「我們沒想到在宇宙歷史如此早期的階段會看到如此炽熱的星系團大氣。」他坦言，起初對這一信號持懷疑態度，因為其強度似乎不太真實。

經過數月的驗證後，研究團隊確認該星系團的氣體溫度至少比預測值高出 5 倍，甚至比許多現今星系團中的氣體溫度更高、能量更強。星系團是宇宙中能夠依靠自身引力聚集在一起的最大天體之一，由大量單個星系、不可见的暗物質以及過熱的氣體雲組成。

星系團內介質的神秘高溫

在星系之間的空間中，氣體被加熱成等離子體，溫度可達數億度，並在 X 射線光譜中發出明亮的光芒。科學家原本認為，這種「星系團內介質」是由星系間的引力相互作用加熱的，隨著星系團逐漸成熟並向內坍縮成穩定狀態，引力相互作用會使其升溫。然而，這項發表在《自然》雜誌上的新發現表明，這種進化模型可能並不正確。

回溯 120 億年前的星系團

研究人員利用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）望遠鏡，回溯了 120 億年前的宇宙。當時，這個被命名為 SPT2349-56 的星系團極其不成熟，但其規模已經非常巨大。其核心延伸超過 50 萬光年，大致相當於圍繞銀河系的物質和暗物質巨大光環的大小。該星系團還包含 30 多個極其活躍的星系，其恆星形成速度比我們銀河系快 5,000 多倍。

超大質量黑洞的關鍵作用

當研究人員使用 ALMA 測量星系團內介質的溫度時，發現其溫度遠高於宇宙這一時期的模型預測值。科學家尚未完全確定該星系團為何比預期熱得多，但研究人員推測，這可能與星系團中最近發現的三個超大質量黑洞有關。

超大質量黑洞是黑洞中最大的一類，質量至少是太陽的 10 萬倍。它們通常位於星系中心，以氣體為食，並釋放出大量 X 射線輻射。研究報告的共同作者、達爾豪斯大學教授斯科特·查普曼（Scott Chapman）表示，這些黑洞「已經在向周圍環境注入巨大能量，並塑造著這個年輕的星系團，其時間之早、強度之大超出了我們的想象」。

早期宇宙中的超大質量黑洞

與此同時，天文學家在早期宇宙中發現了更多超大質量黑洞，它們的成長速度似乎比預期快得多。去年，研究人員利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現了一個「小紅點」超大質量黑洞，它在大爆炸後僅 5.7 億年就在一個星系內活躍生長。重要的是，這個黑洞比其所在宿主星系的大小所暗示的要大得多，這意味著在早期宇宙中，黑洞可能比宿主星系成長得更快，即使在相對較小的星系中也是如此。

黑洞與星系演化的關係

查普曼教授強調，研究這些動態變化對於解釋我們今天周圍的宇宙至關重要。他表示：「了解星系團是了解宇宙中最大星系的關鍵。」這些巨大星系大多位於星系團中，它們的演化在很大程度上受到星系團形成時極其強大的環境影響，包括星系團內介質。

黑洞的形成與特性

黑洞密度極大，引力極強，任何形式的輻射都無法逃脫，連光也不例外。它們作為強大的引力源，會吸積周圍的塵埃和氣體。人們認為，星系中的恆星正是圍繞其強大的引力旋轉。黑洞的形成方式仍鮮為人知，但天文學家認為，當一團質量可達太陽 10 萬倍的巨大氣體雲坍縮成黑洞時，黑洞可能就形成了。

超大質量黑洞的起源

許多這樣的黑洞種子隨後合併形成更大的超大質量黑洞，這些超大質量黑洞存在於每個已知的大質量星系中心。或者，超大質量黑洞種子可能來自一顆質量約為太陽 100 倍的巨星，這顆巨星耗盡燃料並坍縮後最終形成黑洞。當這些巨星死亡時，它們還會發生「超新星」爆炸，將恆星外層的物質噴射到深空。

專家觀點：星系團研究的重要性

查普曼教授指出，研究星系團的形成和演化對於理解宇宙的結構和發展至關重要。他強調：「星系團是宇宙中最大的結構之一，它們的演化過程影響著其中的星系和物質分佈，甚至可能影響宇宙的整體演化。」
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最後更新：2026-01-08
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