南極望遠鏡發現已知質量最大的星系團

49太歲

 

　　美國哈佛史密松恩天文物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics，CfA）天文學家Mark Brodwin等人利用南極望遠鏡（South Pole Telescope，SPT）在距離地球約70億光年遠之處發現至今已知宇宙中質量最大的星系團之一，目前編號為SPT-CL J0546-5345，質量高達800兆倍太陽質量，由數百個星系成員所組成。

　　這個星系團位在繪架座方向，紅移值z=1.07，即相當於70億光年遠，換言之，我們所見到的光是它70億年前發出來的，那時宇宙約為現在的一半年齡，而太陽系還沒出現呢！它的質量已經與鄰近宇宙中僅3.21億光年遠的后髮星系團（Coma cluster）很接近，如果這個星系團是位在鄰近宇宙中，那麼它的質量必定已經隨著演化而增加4倍左右。所以稱其為宇宙中質量最大的星系團之一並不為過。

　　SPT-CL J0546-5345星系團中的成員大都是老星系，表示這個星系團大約是在宇宙誕生後20億年左右的宇宙早期就已經集結成群。像這樣的星系團可以提供暗物質和暗能量對宇宙結構成長影響的線索。在宇宙非常年輕時，宇宙範圍比較小、天體彼此間距離緊密，因此重力扮演的角色較吃重，星系團很容易形成，特別是那些物質密度比較稠密的區域更容易形成星系團，套句俗話說就是「富者愈富」。隨著宇宙因暗能量而加速膨脹，物質密度被稀釋，暗能量取代重力，成為主宰宇宙的勝者，阻礙新的星系團形成。

　　SPT是位在南極洲的次豪米波巡天計畫，專責搜尋大質量星系團，希望瞭解星系團及其中熾熱氣體的演化，最好還能由此解開暗能量的真面目。目前SPT已經觀測過2500平方度的天區。Brodwin等人是從SPT首批200平方度的觀測資料中，以所謂的SZ效應（Sunyaev-Zel'dovich effect）來尋找巨大的星系團，也就是當宇宙背景輻射穿越龐大星系團時，會受到輕微扭曲的效果，因而可凸顯出星系團的存在。這種方式可讓天文學家找到非常稀有、非常遙遠的大質量星系團，更可藉此精確測量星系團的質量，並呈現暗能量的特性。

　　在SPT資料中搜尋到SPT-CL J0546-5345星系團後，Brodwin等人便利用史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）的紅外陣列相機（Infrared Array Camera）定出星系團中個別的星系，再利用位在智利的麥哲倫望遠鏡（Magellan telescopes）詳細觀測星系的速度，最後才由此估算出星系團總質量。SPT巡天預計在明年全部完成，Brodwin等人希望未來能從SPT資料庫中找到更多宇宙年輕時的星系團，搞不好會一再改寫質量最大星系團的紀錄。


《 本帖最後由 49太歲 於 2011-2-1 15:16 編輯 》