天文学家发现了一场直径达130万光年的宇宙撞击
使用F435W、F606W和F814W滤镜的真彩色HST/ACS图像，采用线性间距、点源减去X射线表面亮度轮廓（红色）和RELICS/GLAFIC收敛轮廓（白色）。数字表示redMaPPer最亮的星系团星系（BCG）候选者。虚线表示北子星团和南子星团的边界。图片来源：uux.cn/Wittman等，2025年。
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：从地球看，被称为RXC J0032.1+1808的空间区域看起来平静，几乎毫无特别之处。它静静地坐落在附近的宇宙中，星系被引力紧密相连，微微发光，跨越数百万光年。但当天文学家将世界上最强大的仪器之一指向它时，这种平静的幻觉开始破裂。他们看到的不是星系和平聚集，而是一场庞大宇宙碰撞的余波，仍在慢动作中展开。
利用凯克天文台的DEep成像多天体光谱仪（DEIMOS），天文学家发现了该星系团正处于一次重大合并的证据。这一发现发表于12月16日在预印本服务器arXiv上的一篇研究论文中，揭示了RXC J0032.1+1808是一个几乎难以想象的暴力体系。
当重力将巨人聚集在一起
星系团是宇宙中由引力维系的最大结构。每个星系可能包含数百甚至数千个星系，以及庞大的热气体和看不见的暗物质储藏库。它们并非一出生就完全成型。相反，它们会随着时间增长，吸引更小的群体，并与其他星团合并，形成缓慢而巨大的相遇，这种遭遇可能持续数亿年。
因此，星系团就像宇宙实验室一样运作。通过观察它们的碰撞和结合，天文学家可以了解星系的演化、物质在极端条件下的行为，以及宇宙本身的结构。合并簇尤为有价值，因为它们揭示了隐藏在较平静系统中的物理过程。
RXC J0032.1+1808 就是这样一个实验室。1965年首次在可见光波段被识别，名为ZwCl 0029.5+1750，是一个富含物质的星团，估计质量约为太阳的1.1千兆倍。几十年来，它只是天文目录中的又一条条目。但其真实本质只有在天文学家深入观察后才显现。
通过DEIMOS更深入地观察
由加州大学戴维斯分校的大卫·维特曼领导的天文学家团队决定更仔细地利用DEIMOS研究RXC J0032.1+1808。该仪器设计用于同时收集多个天体的详细光谱信息，因此在研究星系团等复杂系统时尤为强大。
他们所见的景象立刻挑战了之前的印象。光学观测显示其结构细长，暗示是一个单一星团横跨空间。但DEIMOS的观测却讲述了不同的故事，不是用可见光写成，而是用X射线写的。
研究人员在论文中写道：“我们发现它的X射线形态是双峰的，表明它正在融合过程中。”
这一句话恰好抓住了发现的核心。X射线数据显示的不是单一的高温气体平滑集中，而是显示了两个明显的峰值。这些山峰相隔约130万光年，几乎完全向北排列。这种双峰性是两个巨大星系团碰撞且尚未形成统一结构的经典信号。
阅读宇宙碰撞的余波
两个X射线峰的存在不仅仅是结构的快照;这是判断时机的线索。星系团合并遵循一个序列。首先，两个集群接近。接着是中心，最近通过的时刻，两者核心相互摆动，碰撞达到最剧烈的阶段。之后，系统进入长时间的碰撞后期，重力慢慢将碎片拉回原位。
DEIMOS数据，加上先前观测中发现的无线电遗迹，表明RXC J0032.1+1808是在那个关键时刻之后被观测到的。天文学家估计，该星系团大约在第一个近周中心形成后3.95亿至5.6亿年被观测到。
用人类的角度来说，这就像几个世纪后才到达大地震现场，当时地面仍在移动，伤痕依然可见，但最初的震惊已经过去。星系本身在碰撞过程中相对未受影响地运动，但炽热的气体和暗物质揭示了真正的戏剧发生之处。
一次横向碰撞
这项研究最引人注目的发现之一，是测量了两个子星系团在我们视线范围内相对于彼此运动的速度。研究人员发现，这个相对速度出人意料地很小，大约是每秒76公里。
这个低值表明合并并非正面朝向地球或远离地球。相反，它主要发生在天空平面上，也就是说我们从侧面看。这种朝向对科学家尤为有价值，因为它能更清晰地区分可能在观测中重叠和模糊的结构。
侧向碰撞让天文学家更好地追踪气体、星系和暗物质自撞击以来的去向。它将RXC J0032.1+1808变成一个自然实验，定格在一个仍能详细研究高速宇宙遭遇效应的瞬间。
为什么天文学家关心星系团合并
星系团合并不仅视觉上具有戏剧性;它们在科学上非常丰富。它们为研究充斥星系间空气中的震波锋和冷锋提供了难得的机会。这些特征揭示了能量如何在极大尺度上传递，以及物质在极端压力和高温下的表现。
他们还帮助科学家研究宇宙射线如何在星团内被加速，并探索暗物质的自相互作用特性。由于暗物质不发光，其行为只能通过引力效应以及碰撞时与可见物质的分离方式推断。
RXC J0032.1+1808以其清晰的双峰结构和良好的合并几何结构，是一个特别有前景的案例。作者总结认为，它代表了一次重大、丰富的双峰合并，使其成为研究合并星系团物理和暗物质在高速碰撞行为的极佳实验室。
为什么这一发现重要
这项研究之所以重要，是因为它将一个遥远、看似普通的星系团变成了揭示宇宙最深奥秘的窗口。通过确认RXC J0032.1+1808是一次大规模合并后被困的系统，天文学家找到了一个理论可以与现实检验的空间。
在这里，看不见的部分变得可见。星系运动、X射线中炽热气体的光芒，以及过去碰撞留下的细微线索，共同讲述了一个跨越数百万光年和数亿年的故事。每一个细节都帮助科学家完善对大尺度结构如何形成和演化的理解。
最终，RXC J0032.1+1808提醒我们，宇宙并非静止不变。即使是我们所知的最大结构，也受运动、冲击和变化的塑造。多亏了细致的观察和耐心分析，天文学家学会了解读这些缓慢而庞大的事件，将来自深空的微弱信号转化为关于宇宙如何一次碰撞构建的叙述。
更多信息：David Wittman等人，《非常丰富的双峰星系团合并：RXC J0032.1+1808》，arXiv（2025年）。DOI：10.48550/arxiv.2512.14945
