后发座或贝雷妮丝的头发：千个星系的引力纠缠

什么是后发座星系团，它为何是一个非凡的宇宙结构？

后发座星系团（又称后发座）是一个位于其中心的球形、极其致密的星系团，包含超过1000个已确认的星系，距离地球约3亿光年。它是宇宙中最大的引力束缚结构之一。其显著特征有二：中心存在两个巨型椭圆星系（可能是过去合并的结果），以及温度高达1亿度的巨大热气体臂，这些气体臂发射X射线，覆盖范围至少达50万光年。可见质量仅占总质量的一小部分，大部分质量归因于暗物质（总质量约10¹⁵太阳质量）。

星系团

星系团是宇宙中可观测到的最大的结构。它们由数百个星系组成，通过自身的引力相互束缚在一起。

在星系之间存在着大量物质，其总量远超星系本身。这些物质由不同温度的气体和尘埃颗粒组成。温度可达1亿度的高温气体形成等离子体——这是一种电子与原子核分离的物质"汤"。在这片每立方米仅含1000个粒子的低密度"汤"中，只存在带电粒子，即分离的离子和电子。这种等离子体会强烈辐射X射线。

对星系和星系团内气体速度的观测表明，可见物质（恒星、气体）不足以解释观测到的引力作用。因此，星系团的大部分质量归因于暗物质。

后发座星系团

后发座星系团是一个星系团。它呈球形，中心密度极高，包含超过1000个已确认的星系。它位于3亿光年之外，与室女座中的室女座星系团同属一个天区。

在后发座星系团中观测到的这些巨大热气体臂，其跨度至少达五十万光年。这一视野让我们得以窥见后发座星系团如何通过小型星系团群的合并而成长，并仍在持续壮大。它目前是宇宙中由引力维系的最大结构之一。这张合成图像的光学数据显示了属于后发座星系团的数百个星系。

所有这些聚集的星系，相较于整个气体宇宙结构，其质量微不足道。它们仅占炽热气体质量的约六分之一。此外，在这张利用钱德拉数据处理的图像中，我们只能看到最明亮的X射线辐射。实际上，炽热气体完全充满了整个视野。

研究人员认为，这些巨大的臂状结构很可能是在星系团运动过程中，由其流失的气体形成的。这些气体被星系团运动产生的“风”剥离。在放大的图像中，可以看到星系身后拖曳着一团炽热气体（呈粉红色）。

后发座星系团是一个不寻常的星系团，因为其中心附近并非只有一个，而是有两个巨大的椭圆星系。这两个巨大的椭圆星系很可能是过去小型星系群合并的结果。大多数理论模型预测，像后发座星系团中那样的星系群合并会产生强烈的湍流，如同众多船只搅动海面一般。然而，对后发座星系团的观测显示，这些长而平滑的热气体臂即使在多次合并后仍处于相当平静的状态。尽管星系团中的湍流程度难以估算，但天体物理学家认为，大尺度磁场可能是导致后发座星系团湍流水平较低的原因。

后发座星系团内星系的动力学由暗物质的引力主导。星系的速度可达每秒数百公里，表明该星系团的总质量约为 \(10^{15}\) 个太阳质量。

这些关于后发座星系团的数据是在超过六天的观测时间后获得的。关于钱德拉观测的论文发表于2013年9月20日的《科学》杂志。该论文的第一作者是来自德国加兴马克斯·普朗克地外物理研究所的杰里米·桑德斯。

常见问题：关于后发座星系团的一切

什么是星系团？后发座星系团又有什么特别之处？

星系团是一种宇宙结构，包含数百个由引力束缚在一起的星系。后发座星系团之所以特殊，是因为它呈球形且中心密度极高（已识别出超过1000个星系）。其中心附近并非只有一个，而是有两个巨大的椭圆星系，这很可能是过去较小星系群合并的结果。此外，它周围环绕着巨大的高温气体臂（温度约1亿度），发射X射线，覆盖范围至少达50万光年。