天文学家结合望远镜数据对银河星团进行进一步研究

天文学家正在使用来自美国宇航局钱德拉X射线天文台，哈勃太空望远镜和美国国家科学基金会的扬斯基超大型阵列的数据来了解有关银河星团的更多信息，包括它们如何通过碰撞成长。

银河星团是成百上千个星系的巨大集合，还有大量的热气藏在大量的暗物质云中，暗物质是不可见的物质，不会发射或吸收光，但可以通过重力作用被发现。这些宇宙巨人不仅仅是大小或周长的新奇事物，而是代表理解我们整个宇宙过去如何发展以及未来走向的途径。

为了了解有关星团的更多信息，包括星团如何通过碰撞增长，天文学家使用了世界上最强大的望远镜，观察不同类型的光。他们用这些望远镜对六个银河星团进行了长时间的观测。这个星系群集项目的名称是“前沿领域”。

在一对多波长图像中，以两个边疆星系星团为例，MACS J0416.1-2403（简称为MACS J0416）和MACS J0717.5 + 3745（简称为MACS J0717）。

MACS J0416距地球约43亿光年，是一对碰撞的星系星团，最终将合并形成一个更大的星团。MACS J0717是已知的最复杂和扭曲的星系团之一，它是四个星团之间发生碰撞的场所。它距地球约54亿光年。

这些新的MACS J0416和MACS J0717图像包含来自三种不同望远镜的数据：NASA的钱德拉X射线天文台（蓝色的漫射），哈勃太空望远镜（红色，绿色和蓝色）和NSF的詹斯基超大型阵列（粉红色的漫射）。X射线和无线电发射重叠的位置，图像显示为紫色。天文学家还使用了印度巨型海浪射电望远镜的数据来研究MACS J0416的特性。

Chandra数据显示，合并星团中的气体温度为数百万度。光学数据显示了星团中的星系以及位于星团后面的其他更远的星系。这些背景星系中的一些由于引力透镜，大型物体对光的弯曲而高度失真。这种效应还可以放大来自这些物体的光，使天文学家能够研究本来就很难检测到的背景星系。最后，无线电数据中的结构会跟踪巨大的冲击波和湍流。这些冲击类似于集群合并产生的音爆。

下面包括在两篇单独的论文中描述的MACS J0416和MACS J0717的多波长研究的新结果。

MACS J0416

对于天文学家来说，关于MACS J0416的一个悬而未决的问题是：我们是在这些星团中看到即将发生的碰撞还是已经发生了碰撞？直到最近，科学家还无法区分这两种解释。现在，来自这些各种望远镜的组合数据正在提供新的答案。

在MACS J0416中，暗物质（在光学数据中留下了重力印记）和热气体（由钱德拉（Chandra）检测到）彼此很好地对齐。这表明群集在碰撞之前已被捕获。如果在碰撞后观察到了星团，则暗物质和热气应相互分离，这在著名的碰撞星团系统（称为子弹星团）中可以看出。

左上方的星团包含一个紧凑的热气核，在经过特殊处理的图像中最容易看到，并且还显示附近有空腔或X射线发射气体中的孔洞的迹象。这些结构的存在还表明最近没有发生重大碰撞，否则这些功能可能会被破坏。最后，无线电图像中缺少清晰的结构，这提供了更多的证据表明尚未发生碰撞。

在右下角的星团中，观察者注意到星团南边缘密度的急剧变化。密度的变化很可能是由于该簇与位于右下角的较小质量的结构之间的碰撞引起的。

MACS J0717

在此聚类的Jansky超大型阵列图像中，观察到七个重力透镜源，所有点源或仅比点大的源。这使MACS J0717成为已知镜头无线电源数量最多的集群。在钱德拉（Chandra）图像中也检测到其中两个镜头源。作者只知道一个星系团后面的另外两个透镜X射线源。

所有带透镜的无线电源都是位于距地球7.8到104亿光年之间的星系。星系在无线电波长处的亮度表明它们包含以高速率形成的恒星。如果没有通过透镜放大，这些无线电源中的一些将太微弱以至于无法通过典型的无线电观测来检测到。在钱德拉图像中检测到的两个透镜X射线源可能是位于星系中心的活跃银河核（AGN）。AGN是紧凑的发光源，由气体驱动，当气体落入超大质量黑洞时，该气体被加热至数百万度。这两个X射线源本来可以在没有透镜的情况下被检测到，但是会暗淡两倍或三倍。

MACS J0717中的无线电发射大电弧与MACS J0416中的无线电发射电弧大不相同，这是由于在前一个对象中发生多次碰撞而产生的冲击波。MACS J0717中的X射线发射团块更多，因为有四个星团剧烈碰撞。

哈佛史密森天体物理中心的乔治亚娜·奥格瑞安（Georgiana Ogrean）目前在斯坦福大学任教，她领导着MACS J0416研究的工作。描述这些结果的论文发表在2015年10月20日的《天体物理学杂志》上。关于MACS J0717的研究由哈佛大学-史密森天体物理学中心的Reinout van Weeren领导，并于2016年2月1日发布在《天体物理学杂志》上。

NASA位于阿拉巴马州汉斯维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理NASA华盛顿州科学任务局的Chandra计划。位于马萨诸塞州剑桥市的史密森尼天体物理天文台控制着钱德拉的科学和飞行业务。

研究报告的PDF副本：