钱德拉X射线天文台分析“高音谱号”星系团碰撞

天文学家利用NASA的钱德拉X射线天文台，确定了一个被昵称为“高音谱号”的无线电波结构的成因，因其形状酷似该音乐符号。发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）期刊上的研究结果表明，该结构可能是由超大质量黑洞的爆发以及随后两个星系团之间的碰撞形成的。

穿透银河系观测

确定“高音谱号”的来源具有挑战性，因为该结构几乎直接位于银河系平面之后。根据NASA的说法，来自本星系的恒星、气体和尘埃在很大程度上遮挡了从地球看到的视野。为了克服这一问题，研究人员使用了能够穿透中间物质的望远镜。

来自NASA的钱德拉和德国成像望远镜阵列扩展X射线巡天（eROSITA）的数据在“高音谱号”的位置探测到了弥散的高温气体。这一探测确认了一个星系团承载了该天体。研究人员进一步确定，这个星系团实际上是两个处于合并过程中的星系团。星系团是宇宙中最大的结构之一，包含数百个独立星系和超高温气体库。

两阶段形成过程

这项由意大利国家天体物理研究所（INAF）的Andrea Botteon领导的研究得出结论，“高音谱号”可能是通过一个两阶段过程形成的。首先，星系团中心超大质量黑洞的一次早期爆发，以接近光速的速度将带电粒子云和磁场推开。这一事件产生了明亮的无线电波，随后随着粒子失去能量而逐渐衰减。

随后，两个星系团之间的碰撞压缩或重新激活了该云团，使其在无线电波中再次变亮。研究人员认为，被描述为类似于超音速喷气机产生的音爆的冲击波，可能在这一重新激活过程中发挥了作用。

分析X射线数据

为了揭示星系团碰撞的证据，作者采用了一种特殊技术来检查星系团的高温气体在多大程度上偏离了对称形状。大多数高温气体是对称的，形状大致像一个椭圆。作者从原始X射线图像中去除了这个对称的椭圆形状。残余图像中剩余的X射线发射显示，其左右两侧最亮，中心最暗。

残余图像中位于星系团中心左右两侧较亮的X射线意味着，两个星系团之间的碰撞可能沿着图像所示的左右方向发生。研究人员认为，两个星系团之间的直接碰撞发生在数亿年前，目前这两个星系团正在相互远离。

为什么这很重要

这项研究展示了多波段观测如何揭示被银河系遮挡的宇宙事件历史。通过将来自钱德拉和eROSITA的X射线数据与来自低频阵列（LOFAR）的无线电数据以及来自英国红外望远镜（United Kingdom Infrared Telescope）的红外数据相结合，天文学家能够重建黑洞爆发及随后星系团合并的序列。与高音谱号的相似性是一种空想具象（pareidolia）现象，即人们在随机数据中看到熟悉形状的现象，因为这与音乐符号之间没有科学联系。

来源（英文）

• science.nasa.gov: NASA’s Chandra Breaks Down ‘Treble Clef’s’ Galaxy Cluster Collision - NASA Science

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