星系团内搅动的巨型气浪：跨度20万光年为银河系直径2倍

英仙星系团内发现一个大范围的炽热气浪，跨度达到20万光年，约为银河系直径的两倍。

通过将钱德拉X射线望远镜的数据、射电观测以及电脑模拟相结合，一个国际科学家团队在银河系邻近的英仙星系团内发现一个大范围的炽热气浪，跨度达到20万光年，约为银河系直径的两倍。 

研究人员称数十亿年前，一个小型星系团与英仙星系团擦肩而过，导致星系团内大量的气体在广阔的空间内晃动，从而形成了这一气浪。 

美国宇航局负责该项研究的首席科学家斯蒂芬·沃克（Stephen Walker）称：“英仙星系团是银河系附近最大的星系团之一，并拥有最强的X射线亮度，因此钱德拉X射线望远镜能展现出空前的细节特征。其中发现的气浪与曾经飞过的小型星系团有关，观测显示引发气浪的扰动活动仍在持续。” 

气浪内的神秘“凹陷”

现今的宇宙中，星系团是受引力束缚的最大天体结构，部分星系团直径达到1100千万光年，距离达到2.4亿光年之遥。英仙星系团距离地球大约3亿光年远，因位于英仙座方向而得名，和其他所有星系团一样，英仙星系团内绝大多数可见物质以气体形式存在。这些气体温度高达几千万度，由于温度过高而仅辐射X射线。 

钱德拉X射线望远镜已经揭示出气浪内的多种结构，有星系团中心星系NGC1275的超级黑洞吹出的巨大气泡结构，也有被称为“湾区”的神秘凹陷结构。 

凹陷不太可能是由黑洞吹出的气泡演变而来。央斯基甚大阵(Karl G. Jansky Very Large Array ,VLA)的射电观测显示，“湾区”结构没有任何射电信号。如果它们的形成黑洞活动有关，观测结果不应如此。不过，晃动气体的标准模型通常能够产生弯向错误方向的弧形结构。

小星系团飞过激起气浪

为了解开凹陷的形成之谜，沃克和同事们将目光投向了钱德拉X射线对英仙星系团已有的观测数据，并结合相关的计算机模型进行深入研究。 研究人员发现有一个模拟模型也许能够揭示凹陷的成因。在这个模型中，存在一个类似英仙星系团的结构，其中的气体大体分成两个部分，一个中心“低温”区域，温度约3000万摄氏度，而其则是更为炽热的气体，温度则是前者的3倍。

模型中，还有一个小星系团，质量约为银河系的千分之一，从65万光年外与大星系团经过。小星系团的飞过产生引力扰动，使中心低温气体螺旋扩散，有点类似将奶油搅拌入咖啡的过程。大约25亿年后，当这些气体扩散至距离中心50万光年远时，巨大的气浪就此形成，并向外扩散数亿年直至消失。 

自然界随处可见的波型

科学家认为这些气浪是巨型版本的开尔文-亥姆霍兹波(Kelvin-Helmholtz waves)。这种波在自然界随处可见，通常出现在存在速度差异的两种流体界面上，例如当风吹过水面时。在海洋中、地球的云层系统，其他行星，甚至太阳中都有这种波的身影。 

沃克解释说：“我们认为，英仙星系团内的凹陷结构是开尔文-亥姆霍兹波的一部分，或许是迄今发现的最大型开尔文-亥姆霍兹波。它们的形成方式与计算机模拟显示的大致相同。此外，我们还在另外两个星系团半人马星系团和Abell 1795也发现了类似特征。”

据悉，有关英仙星系团巨型气浪的相关论文将刊登在2017年6月的学术期刊《皇家天文学会月刊》上。 (dogstar)