新的凤凰群观测结果提供了新视角

时间：2021-11-08 14:25:00 来源：

天文学家已经发现了遍布凤凰城星团的热气中的巨大洞或洞，揭示了这个非凡系统的新细节。

银河星团通常由最高级来描述。毕竟，它们是星系，热气和暗物质的巨大聚集体，代表了由重力将宇宙结合在一起的最大结构。

银河星团往往在其中心产生新恒星方面表现较差。它们的中央通常有一个巨大的星系，形成恒星的速度比大多数星系（包括我们的银河系）要慢得多。中央星系包含一个超大质量的黑洞，其质量大约比我们银河系中心的黑洞大一千倍。在没有黑洞突出的热量加热的情况下，中央星系中发现的大量热气体应该冷却，从而使恒星在高夹角处形成。据认为，中央黑洞起着恒温器的作用，防止周围的热气体快速冷却并阻止恒星形成。

新数据提供了关于星系星团SPT-CLJ2344-4243的详细信息，该星团因其所在的星座而被昵称为凤凰星团，如何挑战这一趋势。集群过去粉碎了多条记录：2012年，科学家宣布菲尼克斯星团具有最高的冷却热气和恒星形成率，这是在星系团中心所见的，并且是所有已知星团中最强大的X射线产生者。集群中心的热气冷却速率也是有史以来最大的。

NASA的钱德拉（Chandra）X射线天文台，哈勃太空望远镜和智利的粘土-麦哲伦望远镜对X射线，紫外线和光学波长的星系团进行了新的观测，这正在帮助天文学家更好地理解这个非凡的天体。黏土麦哲伦的光学数据揭示了从形成恒星的星团中心的细丝。这些巨大的气体和尘埃宇宙线（以前从未发现过）延伸了160,000到330,000光年。这比银河系的整个宽度更长，这使它们成为银河系团中有史以来最广泛的细丝。

这些细丝围绕着热气体中的大空腔（X射线发射量大大减少的区域）。在此合成图像中可以看到X射线腔，该合成图像以蓝色显示了钱德拉X射线数据，并且显示了来自哈勃太空望远镜的光学数据（红色，绿色和蓝色）。对于这些“内腔”的位置，将鼠标悬停在图像上。天文学家认为，X射线腔是由星团中央星系中一个超大质量黑洞附近发出的高能粒子的强力射流从周围的气体中雕刻出来的。当物质向黑洞旋转时，会释放出大量的重力能量。结合对其他星系团中超大质量黑洞的无线电和X射线观察，结果表明，这种能量的很大一部分是作为爆发喷流释放的，可以持续数百万年。观察到的X射线腔的大小表明，在SPT-CLJ2344-4243中产生腔的爆发是有史以来最活跃的此类事件之一。

凤凰星团的无线电和光学影像

然而，凤凰星团的中心黑洞正遭受某种身份危机，与“类星体”，由掉落在超大质量黑洞上的物质驱动的非常明亮的物体以及包含高能粒子射流的“射电星系”具有共同的特性。在无线电波中发光，并且还由巨大的黑洞提供动力。从黑洞输出的能量的一半来自机械地推动周围气体的射流（无线电模式），另一半来自于吸积盘的光学，紫外线和X射线辐射（类星体模式）。天文学家认为黑洞可能正处于这两种状态之间的翻转过程中。

距离星团中心较远的X射线腔被标记为“外腔”，为大约一亿年前的中心黑洞强烈爆发提供了证据（忽略了到达星团的光传播时间）。这意味着黑洞可能在一亿年前就已经处于无线电模式并爆发，然后转变为类星体模式，然后又转变为无线电模式。

据认为，在这些爆发之间可能已经发生了快速冷却，以每年约610太阳质量的速率触发了遍布整个中央星系的团块和细丝中的恒星形成。相比之下，我们的银河系每年仅形成几个新星。凤凰星团系统的极端性质正在为各种天体物理学问题提供新的见解，包括恒星的形成，星系和黑洞的增长以及黑洞及其环境的共同演化。

由麻萨诸塞州理工学院的迈克尔·麦克唐纳（Michael McDonald）领导的描述这些结果的论文已在《天体物理学杂志》上发表。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：凤凰星团的深钱德拉，HST-COS和Megacam观测：百Kiloparsec尺度上的极端恒星形成和AGN反馈

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