天文学家观察到银河原星团周围的灼热气体云

天体物理学家使用位于夏威夷毛纳基亚的WM凯克天文台，在早期宇宙中发现了一个星系原星团，周围环绕着温度惊人的气体。

这种灼热的气体包围着一个由巨大的星系集合组成的区域，称为COSTCO-I。当宇宙年轻110亿年时观察到，COSTCO-I可以追溯到充满可见星系外大部分空间的气体(称为星际介质)明显更冷的时期。在这个被称为“宇宙正午”的时代，宇宙中的星系处于形成恒星的高峰期;它们稳定的环境充满了它们形成和生长所需的冷气体，温度约为10,000摄氏度。

相比之下，与COSTCO-I相关的大锅煤气似乎超前于时代，在高温、复杂的状态下烘烤;它的温度类似于现今的星际介质，从100,000摄氏度到超过1000万摄氏度，通常被称为“暖热星际介质”(WHIM)。

这一发现标志着天体物理学家首次发现了一块具有现代星际介质特征的古老气体;它是迄今为止已知宇宙中最早沸腾到今天WHIM温度的部分。

这项研究由Kavli宇宙物理与数学研究所(KavliIPMU，隶属于东京大学)的一个团队领导，发表在《天体物理学杂志快报》上。

“如果我们把当今的星际介质想象成一个沸腾起泡的巨大宇宙炖锅，那么COSTCO-I可能是天文学家观察到的第一个气泡，那是在遥远过去的一个时代，当时锅的大部分还处于静止状态冷，”KavliIPMU的助理教授、该论文的合著者Khee-GanLee说。

该团队在宇宙只有现在年龄的四分之一时观察到了COSTCO-I。星系原星团的总质量超过太阳质量的400万亿倍，跨越数百万光年。

虽然天文学家现在经常发现如此遥远的星系原星团，但该团队在使用凯克天文台的低分辨率成像光谱仪(LRIS)检查覆盖COSTCO-I区域的紫外光谱时发现了一些奇怪的东西。通常，在与原星系团气体相关的中性氢特定波长下观察时，星系原星系团的大质量和尺寸会投下阴影。

在COSTCO-I的位置没有发现这样的吸收阴影。

“我们很惊讶，因为氢吸收是寻找星系原星系团的常用方法之一，而COSTCO附近的其他原星系团——我确实显示了这种吸收信号，”东京大学的硕士生、该论文的主要作者ChenzeDong说。研究。“KeckI望远镜上LRIS的敏感紫外线功能使我们能够高度自信地制作氢气地图，而COSTCO-I的签名根本不存在。”

没有中性氢追踪原星系团意味着原星系团中的气体必须被加热到可能百万度的温度，远高于那个遥远时代星际介质预期的冷态。

“WHIM的特性和起源仍然是目前天体物理学中最大的问题之一。能够瞥见WHIM的早期加热地点之一将有助于揭示导致星际气体沸腾到现在的机制-天泡沫，”李说。“这有几种可能性，但这可能是由于气体在引力坍缩过程中相互碰撞时升温，或者巨大的射电喷流可能从原星团内的超大质量黑洞中抽取能量。”

星际介质充当将原材料送入星系的气库。热气体与冷气体的行为不同，这决定了它们流入星系形成恒星的难易程度。因此，有能力直接研究早期宇宙中WHIM的生长，使天文学家能够建立一个连贯的星系形成图和为它提供燃料的气体的生命周期。