科学家们发现了迄今为止最遥远的“放松”星系团，这是迄今为止发现的最遥远的星系团，没有被其他星系团的剧烈碰撞破坏。这一发现为了解这些巨大结构是如何以及何时形成的，以及为什么宇宙看起来像今天这样，铺平了道路。
为了找到这个遥远而年轻的星系团，科学家团队使用了来自美国宇航局钱德拉x射线天文台、美国宇航局退役的斯皮策太空望远镜、美国国家科学基金会/能源部南极望远镜和智利暗能量调查项目的数据。他们在三篇系列论文中报告了研究结果。
这个星系团被称为SPT-CL J2215-3537(简称SPT2215)，距离地球约84亿光年，当宇宙只有53亿年的年龄时，可以看到它，而现在宇宙的年龄为138亿年。这意味着SPT2215在形成过程中比其他类似大小的星团有一个良好的开端，而且它在过去的10亿年里一直在“滑行”，这使得它可以放松下来。天文学家估计这个星团的质量大约是太阳的700万亿倍。
星系团是由数十到数百个星系组成的集合，星系之间的空间充满了大量的热气体和暗物质，所有这些都是由引力结合在一起的。这种气体的温度高达数百万度，并以x射线的形式辐射，可以作为星团发生情况的示踪剂。
随着时间的推移，星系团通过与其他星系团或星群合并而增长，在星系团的气体中造成不对称或尖锐特征等干扰。然而，如果有足够的时间在没有合并的情况下“放松”，气体就会呈现出平稳、平静的样子。
“到目前为止，我们还没有看到像SPT2215这样遥远的松弛星系团，”麻省理工学院(MIT)的迈克尔·卡尔扎迪拉(Michael Calzadilla)说，他是这三篇论文中最新一篇的主要作者，这篇论文证实了该星系团是松弛的，并报告了该星系团的其他关键特性。
在SPT2215的中央是一个巨大的星系，它的中心有一个巨大的黑洞。卡尔萨迪拉的论文发现，在这个大星系中形成了大量的新恒星。星团中央星系的恒星形成是由星团松弛时热气体的冷却推动的。
气体冷却形成恒星的速度受到星团中心巨大黑洞行为的影响。如果黑洞引发了太多强烈的爆发，那么星团中的大部分气体就无法冷却到足以形成大量新恒星的程度。与钱德拉观测到的大多数放松的星团不同，SPT2215中的巨大黑洞似乎并没有阻止这种冷却。
“SPT2215的黑洞似乎足够安静，足以让恒星形成蓬勃发展，”麻省理工学院的迈克尔·麦克唐纳(Michael McDonald)说，他是这三篇论文的合著者。
SPT2215的另一个关键特征是其中心星系的孤立性。在大约60万光年的范围内，没有其他星系像它一样明亮或延伸。这意味着在过去的10亿年里，该星团没有经历过与另一个星团的合并，这也为SPT2215是松弛的提供了另一个证据。
科学家们不确定他们是否会在宇宙的这个时期找到一个松弛的星系团，因为它们通常仍在经历与其他星系团或星系群合并的动荡，因为它们的大小在增加。
位于伊利诺伊州莱蒙特的美国能源部阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的林赛·布利姆(Lindsey Bleem)说:“这个星团如此巨大，在宇宙如此早期的事实表明，这是一个非常令人兴奋的快速形成历史。”他的团队在这三篇论文的第一篇中，于2020年首次报告发现了这个星团。“然而，它是放松的这一事实表明了相反的情况。这就像在晚餐高峰后找到一个整洁的厨房一样。”
SPT2215的这些结果与美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的结果非常吻合，后者显示了星系在非常年轻的时候就形成了。
斯坦福大学的亚当·曼茨(Adam Mantz)在第二篇论文中说:“像SPT2215这样的放松星团是用来测量宇宙膨胀的标志之一。”他在2022年首次利用钱德拉的数据报告了SPT2215的放松状态。“将这样的遥远物体添加到我们的松弛星团样本中，使我们能够更好地约束宇宙膨胀的加速，以及驱动它的暗能量的特性。”
这篇论文发表在《天体物理学杂志》上。
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