几十亿岁的年轻星系团：位于宇宙密度最大地方

孑影吟风

　　
      
　　这张马赛克展示228个年轻星系团，照片彩色区域的气体和尘埃密度很高。
　　据国外媒体报道，天文学家成功观测到了很多年轻星系团，并为它们拍摄了很多照片。说它们年轻，是因为相比138亿岁的宇宙，它们只有几十亿岁。这次观测到的年轻星系团总共有200多个，是迄今为止，规模最大的一次发现。它们的发现将为研究暗物质、星系的形成和演变提供线索。
　　在宇宙学中，星系团是宇宙的支柱结构，它们是包含宇宙所有物质的仓库。尽管天文学家之前也观测到了很多星系团，但其中的年轻星系团却很少。年轻星系团难于观测的原因很多。首先，年轻星系团离地球很远，而离的越远，光的传播时间越长，光到达地球时的强度就越弱;其次，因为年轻，它们没有足够的时间来形成耀眼的恒星。此外，年轻星系团在广袤宇宙中占据的空间也很少。加州大学圣克鲁兹分校的天文学家David Koo就说：“它们只占了宇宙空间的百分之一，但却是宇宙中密度最大的地方，它们就像太空中的超级富豪。”在本次发现之前，天文学家只观测到了几个年轻星系团。
　　但这一次，得益于普朗克卫星，天文学家在宇宙边缘发现了这些年轻星系团，并且推断它们在宇宙30亿岁时开始形成。Koo虽然没有参与这次发现，但他说：“这些新发现的年轻星系团有很多地方可以研究，这次发现令人印象深刻。”
普朗克卫星的主要任务是研究宇宙的微波背景辐射，微波背景辐射是宇宙大爆炸的残留物，在宇宙大爆炸后就充斥着宇宙。但普朗克卫星也可以测量其它波段的光，这使它捕捉到了早期星系的信号。完成普朗克卫星数据的处理工作后，天文学家在得到的照片中发现了200多个亮点(在下图中的红色椭圆形中用黑点表示)。然后，他们用赫雪尔太空望远镜(能够探测远红外和波长小于1毫米的光)分别探测了这些亮点。放大亮点后，天文学家发现它们的密度非常高，每个亮点至少包含了10个年轻星系，这些年轻星系产生新恒星的速度是银河系的1500倍。
　　
　　普朗克卫星眼中的宇宙。中间的白带是银河，黑点是年轻星系团。周围的插图是星系团的放大图，黄色等高线表示密度。
　　这些年轻星系还处在成长期，类似年轻人，它们也容易受到同龄人的影响。这些星系的中心已经形成了大量黑洞，黑洞们可能会形成强风，从而将周围星系的气体吹走。而气体是恒星的组成成分，这意味着如果本星系的气体被周边星系吹跑后，本星系就不能产生恒星了。此外，周边星系的万有引力也能够拉走本星系的恒星和气体。这些都会影响年轻星系的形成，但是，星系的形成过程会多大程度决定星系的命运呢?还是说，星系的命运主要是由内在性质(比如大小和质量)决定?通过研究这些年轻星系团，可能有助于回答这些问题。Koo说：“我们已经找到这个稀有区域，可以把区域内外的星系性质作对比，从而得到答案。”
星系团也是宇宙暗物质的中心，暗物质无法直接观测，它是“团结”所有星系的神秘万有引力。美国亚利桑那大学的天文学家，参与这一新研究的Brenda Frye说：“年轻星系团也许为我们提供了研究暗物质的最佳途径。星系并不能随意运动，它们会受万有引力的影响。”换句话说，通过研究年轻星系团中的星系如何运动，天文学家可以推导暗物质的万有引力影响，估量暗物质的性质，明白暗物质在年轻星系团生命中的作用。
　　现在，天文学家需要确认这些年轻星系团是真的星系团，而不是很多星系碰巧出现在同一位置。虽然它们看上去很像星系团，但没有全面的分析，谁也不能确定。确定工作完成后，科学家就需要仔细研究每个年轻星系团的细节。Koo说：“要想完全了解它们，需要很多年的后续研究，现在看来，对它们的研究前景远大。”