南极望远镜五年巡天发现7000多个隐藏星系团
由阿贡国家实验室领导的物理学家团队发布了南极望远镜（SPT）在五年观测中探测到的7000多个星系团的目录，提供了宇宙最大引力束缚结构迄今最全面的人口普查。
该目录基于SPT-3G实验在南极洲国家科学基金会阿蒙森-斯科特南极站收集的数据，扫描了约4%的天空，识别出8892个候选星系团。其中，7190个通过暗能量巡天的光学和红外数据得到确认。约20%的已确认星系团从未出现在任何之前的目录中，对于三分之二的样本来说，这是首次探测到它们的热气体。
望远镜并非直接对星系成像，而是追踪苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应，当宇宙微波背景辐射（CMB）的古老光线穿过星系团内的高能粒子时产生的微妙扭曲。每个星系团都像投射在大爆炸微弱余辉上的影子，这种技术让天文学家能够探测到传统光学望远镜无法看到的系统。
一些新编录的星系团可追溯到78亿多年前，为宇宙仍相对年轻时的宇宙结构提供了窗口。SPT-3G相机于2017年升级，配备16000个在阿贡制造的探测器，工作在三个频段（90、150和220千兆赫），灵敏度比前代提高了一个数量级。
“该目录是整个星系团宇宙学领域的里程碑，”领导这项研究的阿贡物理学家Lindsey Bleem表示，”很可能在未来多年支撑许多进一步的研究。”
由芝加哥大学研究生Kayla Kornoelje主导的严格验证确保了候选星系团是真实的天体物理对象而非统计噪音。这种严谨性让其他研究人员有信心基于该目录开展关于暗物质、暗能量和大尺度结构形成的研究。
数据中的意外转折
除了星系团数量之多，调查还发现了团队未曾预料到的情况：在宇宙历史的早期纪元，星系团中与尘埃相关的辐射显著增加。这一信号暗示了这些巨大星系群周围的恒星形成活动在宇宙时间尺度上如何演变，这一发现正在悄然重塑人们对最大质量星系邻居中恒星何时以及如何点燃的理解。
星系团是宇宙中由引力结合的最大结构，包含数百到数千个星系，由热气体和大量暗物质结合在一起。由于位于宇宙尺度等级的顶端，它们成为测试暗物质、暗能量以及大尺度结构在数十亿年间如何演化理论的敏感探针。
“利用SPT-3G星系团样本，我们将探测过去100亿年间宇宙结构形成的演化，”慕尼黑路德维希·马克西米利安大学天文台高级职员科学家、SPT合作组成员Sebastian Bocquet表示。
未来展望
智利的维拉·C·鲁宾天文台和欧洲空间局的欧几里得任务即将开展的巡天将提供进一步确认并完善星系团的质量测量。这些数据集的结合有望更清晰地描绘宇宙如何成长为今天观测到的巨大集群结构。
目前，SPT-3G目录作为宇宙最大组成块的最详细地图之一，开启了星系团宇宙学的新纪元，将检验宇宙学标准模型的极限并探索暗能量的本质。
来源： Universe Today / 阿贡国家实验室
专题图片： 哈勃太空望远镜拍摄的星系团Abell 1689，结合了高级巡天相机的可见光和红外数据，总曝光时间超过34小时。（来源：NASA、N. Benitez（JHU）、T. Broadhurst（Racah Institute of Physics/The Hebrew University）、H. Ford（JHU）、M. Clampin和G. Hartig（STScI）、G. Illingworth（UCO/Lick Observatory）、ACS科学团队及ESA）
婷 翻译