天文学家拍摄到了迄今为止最精细的星系团图像之一，该星系团位于7亿光年外，揭示了恒星被拉离其原星系并被吸入另一个星系时发出的微弱光芒。这条微弱的弥散光带位于Abell 3667星系团的两个星系之间，绵延约一百万光年，首次清晰地证明了该星系团中最亮的两个星系正在合并。
两个明亮星系之间散布的单颗恒星的微弱光芒表明，这两个星系正在活跃地合并，而环绕它们的星系团也在合并。这幅图像由美国能源部制造的5.7亿像素暗能量相机（该相机安装在位于塞罗托洛洛美洲际天文台的美国国家科学基金会维克多·M·布兰科4米望远镜上）进行了总计28小时的观测后合成。图片来源：CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
研究小组表示，证据还表明，Abell 3667 本身起源于大约 10 亿年前两个较小星团的碰撞。
“这是首次在本星系团中发现如此规模和大小的特征，”布朗大学博士生、该研究的主要作者安东尼·恩格勒特（Anthony Englert）说道。“我们知道两个星系之间有可能形成这样的桥梁，但此前从未有任何记录。我们能够拍摄到如此微弱的特征，这真是令人惊喜。”
这些新图像是使用安装在智利托洛洛山美洲际天文台维克托·M·布兰科望远镜上的暗能量相机（DECam）拍摄的。恩格勒特与布朗大学物理学教授伊恩·戴尔安东尼奥（Ian Dell'Antonio）以及巴塞罗那空间科学研究所研究员米雷亚·蒙特斯（Mireia Montes）合作，将多年来收集的28小时DECam观测数据合并在一起，创下了纪录。他们的研究成果发表在《天体物理学杂志》上。
“由于布兰科在过去十年里一直在使用 DECam 进行成像，所以积累了大量的存档数据，”恩格勒特说。“多年来，有这么多人对 Abell 3667 进行过成像，这真是一个幸运的巧合，我们能够将所有这些观测结果叠加在一起。”
正是如此漫长的观测时间，才使得我们能够对星团内流浪恒星的微弱光线进行成像。这种弥散光被称为星团内光（ICL），它为了解Abell 3667的历史及其内部星系的引力作用提供了宝贵的信息。
Englert 和同事拍摄的 ICL 图像揭示了 Abell 3667 中发生的一种特殊类型的星系合并。Englert 表示，通常情况下，涉及星系团中最大星系（称为最亮星系团或 BCG）的合并会逐渐发生，因为它会从周围许多较小的星系中窃取恒星。但这项新研究表明，在这种情况下发生了一些不同的事情。Abell 3667 实际上是由两个星系团组成的，每个星系团都有自己的 BCG，现在它们正在合并在一起。研究人员发现的 ICL 桥表明，较大的 BCG 正在从较小的 BCG 中窃取恒星——这种事件被称为快速或激进合并。随着两个 BCG 的合并，围绕它们的较小星系也会合并，从而使 Abell 3667 成为两个合并星系团的产物。X 射线和射频观测数据表明 Abell 3667 发生了一次快速合并，但这是第一个支持该观点的光学证据。
2024年5月，智利帕琼山上的鲁宾天文台日落景象。图片来源：Olivier Bonin/SLAC国家加速器实验室
这些新图像中出现的星系团内光，为维拉·C·鲁宾天文台（Vera C. Rubin Observatory）在今年晚些时候或明年初全面投入运营后的未来景象提供了令人期待的预览。鲁宾望远镜将使用两倍于布兰科望远镜的望远镜和迄今为止建造的最大相机，对整个南半球天空进行为期10年的深度扫描，该项目名为“空间与时间遗产巡天”（Legacy Survey of Space and Time）。
“鲁宾望远镜将能够以与我们之前类似的方式对ICL进行成像，但它将对南半球天空的每一个本星系团进行成像，”恩格勒特说。“我们所做的只是鲁宾望远镜所能完成的一小部分。它将彻底颠覆ICL的研究。”
这对天文学家和天体物理学家来说将是一笔科学财富。除了揭示星系团的历史之外，ICL还蕴藏着一些宇宙最基本奥秘的线索，尤其是暗物质——这种神秘的、看不见的物质被认为构成了宇宙的大部分质量。
“ICL对宇宙学至关重要，”戴尔安东尼奥说。“这种光的分布应该反映了暗物质的分布，因此它提供了一种间接‘观察’暗物质的方法。”
看到看不见的事物——这就是强大的望远镜。
编译自/scitechdaily
