星系團是宇宙中由重力聚集而成的大型構造,內部包含數百甚至數千個星系、大量暗物質,以及充滿星系之間的高溫氣體。這些氣體溫度高達數百萬度,因此會發出強烈 X 射線。位於室女座方向、距離地球約 10 億光年的星系團 Abell 2029,過去一直被天文學家視為宇宙中最穩定、最「平靜」的星系團之一。然而,美國太空總署的錢卓拉 X 射線天文台(Chandra X-ray Observatory)最新觀測卻發現,它其實曾經歷過一場驚人的宇宙碰撞,而這場事件留下的痕跡至今仍清晰可見。
近期研究團隊利用錢卓拉X射線天文台,對Abell 2029進行最深度的X射線觀測。結果顯示,大約40億年前,一個較小的星系團曾撞入Abell 2029並引發劇烈擾動。這場碰撞讓星系團內部的高溫氣體開始大規模晃動,最終形成一道長達約200萬光年的巨大螺旋結構。研究人員形容,這種現象就像搖晃酒杯後,裡面的紅酒沿著杯壁旋轉一般,只不過發生的尺度是整個星系團。這條「氣體螺旋」也是目前觀測到最長的同類結構之一。
除了巨大螺旋之外,天文學家還找到多項過去從未同時出現在單一星系團中的碰撞證據。例如,觀測中發現一片由碰撞產生、溫度較低的氣體飛濺區;此外,在超高溫氣體內還可能存在一道巨大震波,其形成方式類似超音速飛機產生的音爆。研究團隊也辨認出一個被稱為「海灣」(bay)的特殊氣體結構,推測可能是螺旋外圍氣體與小型星系團穿越時遭剝離的物質彼此重疊所形成。不過,研究人員也表示,目前仍不能完全排除其他形成原因。
透過電腦模擬,研究團隊推測,當年撞入的較小星系團質量約只有Abell 2029的十分之一。它第一次穿越主星系團時,強烈重力便將大量氣體向側邊拉扯,形成螺旋狀晃動;之後又受到主星系團重力影響而減速折返,再次撞入核心區域,進一步產生震波與尾流結構。為了找出這些細微痕跡,研究人員還使用特殊分析技術,比較高溫氣體與原本對稱橢圓分布之間的差異,進而重建這場古老碰撞的歷史。
(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖為疊合了錢卓拉X射線天文台對Abell 2029星系團進行深度觀測所取得的原始X射線影像,以及消除背景雜訊之後的X射線影像,來源:Chandra X-ray Observatory)






