天文學家發現了一條連接四個星系團的巨大熱氣體絲。該結構的質量大約是銀河系的十倍，可能包含一些宇宙中長期缺失的物質，有助于解開一個持續數十年的宇宙之謎。這一發現是利用歐洲航天局的XMM-牛頓望遠鏡和日本的朱雀X射線太空望遠鏡的數據得出的。

鄰近宇宙中超過三分之一的“正常”物質——構成恒星、行星、星系和生命的物質尚未被直接觀測到。盡管這些物質對于我們現有的宇宙模型至關重要，但它們仍然隱藏在暗處。

主流解釋是，它存在于彌散的、類似絲狀的氣體結構中，這種結構被稱為“細絲”，橫跨宇宙最稠密的區域。盡管之前也曾探測到過細絲，但它們的輻射非常微弱，很難將其光與附近的星系和黑洞等光源區分開來。

這條細絲由熾熱的星系際氣體（圖中黑黃色斑點）構成，這種“普通物質”已被證實對天文學家來說非常難以發現。圖片來源：歐空局

現在，新的研究首次克服了這一挑戰，成功探測并精確描述了連接附近宇宙中四個星系團的單個熱氣體絲。

“我們的結果首次與我們領先的宇宙模型所觀察到的現象高度吻合——這在以前是從未發生過的，”荷蘭萊頓天文臺的首席研究員康斯坦丁諾斯·米格卡斯（Konstantinos Migkas）說道。“看來模擬結果一直都是正確的。”

歐幾里得旗艦模擬星系表。圖片來源：J. Carretero (PIC)、P. Tallada (PIC)、S. Serrano (ICE) 以及歐幾里得聯盟宇宙學模擬 SWG

該細絲的溫度超過1000萬度，質量約為銀河系的十倍，并連接著四個星系團——兩端各兩個。這些星系團屬于沙普利超星系團，這是一個由超過8000個星系組成的龐大星系團，也是附近宇宙中最巨大的結構之一。

該細絲沿對角線穿過超星系團，長達 2300 萬光年，相當于從一端到另一端穿越銀河系約 230 次。

康斯坦丁諾斯及其同事通過結合 XMM-Newton 和朱雀望遠鏡的 X 射線觀測數據，并深入研究了其他幾個望遠鏡的光學數據，對該細絲進行了表征。

圖像顯示，黑色背景上布滿了一簇明亮的彩色斑點。這些斑點主要呈紫色，中心區域有強光區域，顏色從黃色過渡到綠色和藍色。這些斑點由一個淡紫色結構連接，形成一個不規則的延伸形狀，兩端都有模糊的斑點。圖片來源：ESA/XMM-Newton 和 ISAS/JAXA

這兩臺X射線望遠鏡堪稱理想的搭檔。朱雀望遠鏡繪制了絲狀結構中微弱X射線在廣闊空間區域內的分布，而XMM-牛頓望遠鏡則非常精確地定位了絲狀結構內部的X射線污染源——即超大質量黑洞。

“多虧了XMM-牛頓望遠鏡，我們才得以識別并去除這些宇宙污染物，因此我們知道我們觀察的是細絲中的氣體，而不是其他任何東西，”德國波恩大學的合著者弗洛里安·帕考德補充道。“我們的方法非常成功，并揭示了細絲與我們根據最佳的宇宙大規模模擬所預期的完全一致。”

這一發現不僅揭示了一條巨大的、以前從未見過的物質線貫穿附近的宇宙，還展示了宇宙中一些最密集和最極端的結構——星系團——是如何在巨大的距離上連接起來的。

它還揭示了“宇宙網”的本質，即支撐我們周圍所見一切結構的巨大、看不見的細絲蛛網。

“這項研究是望遠鏡之間合作的一個很好的例子，為如何發現來自宇宙網微弱細絲的光創造了新的基準，”ESA XMM-Newton 項目科學家 Norbert Schartel 補充道。

這幅圖像顯示了連接四個星系團的新絲狀結構：兩端各兩個。這些星系團在絲狀結構的底部和頂部可見為亮點（四個白點被彩色圓圈包圍）。一條斑駁的紫色帶在這些亮點之間延伸，在周圍的黑色天空中格外醒目；這是之前從未見過的X射線熱氣體絲狀結構，其中包含大量“缺失”的物質。紫色帶包含來自朱雀號衛星的數據。天文學家利用XMM-牛頓望遠鏡識別并去除了絲狀結構中任何可能的X射線“污染”源，留下了一條純凈的“缺失”物質線。這些源在這里可以看作是點綴在絲狀結構發射區（并從中移除）的亮點。圖片來源：ESA/XMM-牛頓和ISAS/JAXA

“更根本的是，它強化了我們的宇宙標準模型，并驗證了幾十年的模擬：似乎‘缺失’的物質可能真的潛伏在宇宙中難以看見的線索中。”

拼湊出宇宙網絡的精確圖像是歐空局歐幾里得任務的職責。歐幾里得任務于2023年發射，旨在探索宇宙網絡的結構和歷史。該任務還將深入探究暗物質和能量的本質——盡管它們占據了宇宙的95%，但卻從未被觀測到——并與其他暗宇宙探測器合作，以解開一些最大、最持久的宇宙謎團。

編譯自/scitechdaily