B团:气体含量最高的“油罐车”,体内充满温度达1亿摄氏度的炽热气体(占其质量的10%);
C团:由多个小星系团组成的“车队”,星系分布松散,像一群“逃难的车辆”;
D团:距离最远的“远道来客”,因宇宙膨胀速度较慢,意外卷入碰撞,像“横穿马路的行人”。
碰撞的过程像一场慢动作的灾难片:
初次接触(35亿年前):A团和B团率先相遇,暗物质晕像“隐形盾牌”穿过彼此(暗物质几乎不与普通物质相互作用),但B团的炽热气体与A团的气体猛烈碰撞——气体分子被压缩、加热,发出强烈的X射线(就像两团火焰相撞,瞬间爆燃)。
二次卷入(34.5亿年前):C团从侧面撞向A-B复合体,星系像“弹珠”般被引力弹弓甩向四周,气体云被撕裂成细丝,像被撕碎的棉絮。
远程撞击(34亿年前):D团虽未直接接触,但其引力像“无形的手”拉扯着整个系统,导致暗物质晕进一步扭曲,形成“引力透镜弧”(背景星系的光线被扭曲成弧形,像透过哈哈镜看东西)。
这场碰撞至今仍在继续。马克团队的最新观测(2023年)显示,四个星系团的暗物质晕尚未完全融合,气体云仍在相互渗透,星系则在引力作用下重新排列——就像车祸后,车辆残骸还在冒烟,救援人员(引力)正在清理现场。
四、三种物质的“分道扬镳”:宇宙的“隐形魔术”
艾贝尔2744最神奇的地方,是普通物质、暗物质、炽热气体在碰撞中彻底分离,像一场精心设计的“分道实验”。这三种物质平时“黏”在一起(比如在我们的银河系,星系、气体、暗物质都受引力束缚),但在星系团碰撞的极端环境下,它们的“本性”暴露无遗。
1. 暗物质:“看不见的幽灵”
暗物质是宇宙中最神秘的“隐形物质”,它不参与电磁相互作用(不发光、不反光),只通过引力影响可见物质。在艾贝尔2744的碰撞中,暗物质表现得像个“幽灵”:当两个星系团的暗物质晕相遇时,它们直接穿过彼此,几乎没有减速——就像两团透明的烟雾相撞,各自继续飘散。
天文学家如何“看到”暗物质?靠引力透镜效应:暗物质的大量聚集会扭曲周围时空,使背景星系的光线发生偏折,形成放大、变形的像(类似放大镜)。在哈勃望远镜拍摄的艾贝尔2744图像中,那些弯曲的弧形、多重影像的星系,都是暗物质分布的“指纹”。马克指着图像解释:“这些弧线不是艺术效果,是暗物质‘骨架’在35亿年前‘抓’出来的痕迹——它像宇宙的‘隐形画家’,用引力作画。”
2. 炽热气体:“发光的浓雾”
与暗物质相反,星系团中的炽热气体(主要是氢、氦等离子体)是“看得见”的“浓雾”。这些气体占星系团质量的10%-15%,温度高达1亿-10亿摄氏度,因高温发出X射线(就像烧红的铁块发光)。在艾贝尔2744中,气体是碰撞的“主角”:当B团的气体与A团相撞时,气体被压缩到原体积的1/10,温度飙升至2亿摄氏度,发出比太阳亮1000万倍的X射线——钱德拉望远镜捕捉到的这片“发光浓雾”,正是碰撞能量的直接体现。
更神奇的是,气体碰撞后并未“融合”,而是像两团油彩相撞,形成复杂的丝状结构。2020年,XMM-牛顿卫星的观测发现,艾贝尔2744的气体中存在“冷斑”(温度较低的区域),可能是碰撞中部分气体被“甩”出星系团,像车祸中飞出的碎片。
3. 普通物质:“坚韧的星系方舟”
普通物质(星系、恒星、行星)在这场碰撞中表现得最“坚韧”。星系由恒星和暗物质组成,恒星之间通过引力紧密相连,像“方舟”一样在碰撞中穿梭。在艾贝尔2744中,星系的运动速度虽快(每秒数千公里),但因星系内部引力强大,几乎没有星系在碰撞中被撕裂——就像高速公路上的汽车相撞,车身可能变形,但乘客(恒星)大多安然无恙。
不过,星系也并非完全不受影响。当星系穿过炽热气体云时,气体阻力会像“刹车”一样减慢星系速度,导致部分气体被“刮”下来(称为“冲压剥离”)。马克团队发现,艾贝尔2744外围的一些螺旋星系,其旋臂中的气体已被剥离,像被剃光了“头发”,只剩下光秃秃的恒星盘。
五、望远镜里的“车祸现场”:多波段观测的震撼
艾贝尔2744的“潘多拉盒子”能被打开,全靠多波段望远镜的“联手破案”。不同波段的望远镜像不同的“侦探”,分别捕捉不同物质的“线索”:
光学望远镜(哈勃):拍摄星系的分布和形态,像“事故现场的照片”,记录星系的扭曲、碰撞轨迹;
X射线望远镜(钱德拉、XMM-牛顿):捕捉炽热气体的分布,像“火灾现场的烟雾探测器”,显示气体的温度、密度和碰撞区域;
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