天文学家在沙普利超星系团中发现了一条连接四个星系团的炽热巨型气体丝状结构,其质量达银河系十倍,延伸长度达2300万光年。这一发现可能破解宇宙缺失物质之谜,是迄今对宇宙学模拟长期预测的最佳验证之一——即宇宙最大结构通过宇宙网中微弱但广阔的气体细丝相互连接。该丝状体的存在支持了超星系团内部高密度区域(如星系团)通过星系链连接的模型,研究团队通过识别至少三个星系团组成的星系链(间距小于20 h⁻¹⁷⁰ Mpc)并验证星系桥梁的存在,最终确认了该丝状结构的物理真实性。这与SDSS星系样本中应用三维坐标转换算法(X
天文学家通过欧洲航天局的XMM-牛顿卫星和日本宇宙航空研究开发机构的朱雀X射线太空望远镜实现了这一发现。
本地宇宙中约三分之一的"常规"物质——构成恒星、行星、星系和生命的可见物质——目前处于失踪状态。虽然尚未被直接观测到,但其存在是宇宙学模型正常运作的必要条件。
理论模型推测这些难以捉摸的物质可能以气体长丝形式存在,连接着空间中密度最高的区域。尽管之前已发现过类似丝状结构,但其特性仍难以精确测定:这些结构通常极为暗淡,其辐射信号易被周边星系、黑洞等天体干扰。
最新研究首次成功定位并精确表征了邻近宇宙中连接四个星系团的单一高温气体丝状结构。这四个星系团均属于夏普利超星系团——包含8000多个星系的巨型结构,是本地宇宙中最庞大的物质聚集区之一。
X射线观测技术突破
该丝状结构温度超过1000万度,质量约为银河系10倍,横跨2300万光年(相当于银河系直径的230倍),以对角线形式贯穿整个超星系团。研究团队综合运用XMM-牛顿卫星和朱雀望远镜的X射线观测数据,辅以多个光学望远镜数据,实现了对结构的精准表征。
XMM-牛顿卫星的高精度观测成功识别并剔除了丝状结构内部超大质量黑洞等X射线污染源,而朱雀望远镜则提供了广域X射线分布图。这种协同观测策略确保研究人员能够准确分离丝状气体的本征辐射。
宇宙网结构验证
该发现不仅揭示了连接星系团的巨型物质通道,更验证了支撑宇宙大尺度结构的"宇宙网"理论模型。通过对比数值模拟,研究人员确认观测到的丝状结构特征与ΛCDM宇宙学模型的预测高度吻合。
欧空局欧几里得任务(2023年发射)正致力于全面测绘宇宙网结构,该任务还将与暗物质、暗能量探测项目协同工作,推进对占据宇宙95%成分的不可见物质的研究。