在浩瀚的宇宙探索旅程中，科学家们近日取得了令人瞩目的新突破，聚焦于星系团内部等离子体的动态观测，这一发现为揭开宇宙深层的秘密铺设了新的道路。
科学家们将目光投向了宇宙中的庞然大物——星系团，这些由数百至数千个星系在强大引力作用下集结而成的结构，一直是研究宇宙物质与能量本质的关键所在。一项在《自然》杂志上发表的最新研究成果，迅速吸引了全球天文学界的目光。
回溯历史，瑞士天文学家弗里茨·兹威基曾首次揭示，星系在星系团中的高速运动（速度高达每秒2000公里）只能通过假设存在远超星系内恒星质量的“暗物质”来解释。如今，我们已知星系团作为宇宙中最大的引力束缚结构，其质量跨度惊人，从10的13次方到10的15次方个太阳质量不等。在这些星系团中，除了占据主导地位的暗物质和可见恒星质量外，还有约10%至15%的总质量由炽热且弥漫的等离子体构成，这些等离子体主要由氢和氦离子组成，温度惊人地高达数千万开尔文，释放出强烈的X射线辐射。
此次研究的核心在于XRISM（X射线成像和光谱任务）卫星的观测数据。XRISM卫星于2023年发射升空，其搭载的Resolve仪器是一款具有前所未有的能量分辨率的X射线光谱仪。这款探测器能够精确分辨出X射线光子能量千分之几的微小差异，为科学家们提供了前所未有的观测精度。利用这一优势，Audard等人对半人马座星系团核心区域的等离子体速度场进行了详尽的分析。
研究发现，在半人马座星系团核心区域约60000秒差距的范围内，约100亿个太阳质量的等离子体以每秒约200公里的速度相对于中心星系进行连贯运动。中心星系附近的气体速度变化相对较小，这表明中心星系中活动星系核释放的能量对观测到的等离子体运动影响有限。然而，XRISM卫星在拥有卓越能量分辨率的同时，其成像的角分辨率有所妥协。在观测半人马座星系团时，XRISM无法分辨小于约15000秒差距的等离子体分布特征，这在一定程度上限制了对等离子体速度细节及其成因的深入研究。
值得注意的是，尽管XRISM卫星在角分辨率上有所不足，但它在能量分辨率上的优势是无可比拟的。相比之下，1999年发射的欧洲航天局XMM-牛顿卫星和美国国家航空航天局钱德拉X射线天文台虽然能够提供更高分辨率的图像，但在能量分辨率方面表现欠佳，难以对等离子体速度进行有效研究。因此，科学家们对即将在2030年代下半年发射的欧洲航天局NewAthena任务充满期待。NewAthena将兼具高能量分辨率、强大的X射线光子收集能力以及与XMM-牛顿卫星相当的成像质量，有望揭示星系团中心强大活动星系核的驱动机制，进一步阐明宇宙中最大质量星系及其周围热等离子体的演化历程。
