利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）对年轻星系团原团 SPT2349-56 的新观测显示，在大爆炸后约14亿年时，宇宙中已出现高度加热的星系团气体，这一结果与现有星系团演化模型存在明显差异。

SPT2349-56 距离地球约124亿光年。天文学家指出，这意味着其光线出发时，宇宙年龄仅约14亿年，约为当前年龄的十分之一。该天体被认为是一个处于形成早期阶段的星系团原团，其紧凑核心区域内聚集了多个正在快速增长的超大质量黑洞，以及30余个剧烈爆发恒星形成的星暴星系。

观测显示，这些星暴星系的恒星形成速率约为银河系的1000倍，而它们被压缩在一个尺度仅约为银河系三倍大小的空间范围内。研究团队通过艺术想象图展示了这一环境：活跃星系中的射电喷流嵌入在炽热的星系团内气氛中，体现出新生星系团中大量热气体的存在。

英属哥伦比亚大学博士生周大志表示，团队此前并未预期能在宇宙历史如此早期的阶段观测到如此炽热的星系团气体。为获取相关信息，天文学家采用了热桑亚耶夫–泽尔多维奇效应（tSZ效应）这一观测手段。该效应并非直接探测气体自身发出的辐射，而是通过测量炽热电子对宇宙微波背景辐射产生的微弱“阴影”来揭示星系团内气体的性质。

在此次研究之前，普遍观点认为，在宇宙早期阶段，星系团尚处于“未成熟”状态，其内部气体尚未被充分加热。在宇宙历史前约30亿年内，天文学界一直未能直接探测到成熟意义上的热星系团气氛。

达尔豪斯大学及英属哥伦比亚大学研究员斯科特·查普曼表示，SPT2349-56 的观测结果改变了这一认识。根据团队的测量，在大爆炸后仅约14亿年，星系团气氛已经处于“超热化”状态，而理论模型此前预期，这一时期星系团内气体应仍相对较冷，并以较缓慢的方式向中心沉降。查普曼指出，这一结果意味着，大质量星系团的形成过程可能比模型假设的更为剧烈，并更高效地将能量注入气体。

研究团队提出，SPT2349-56 中多颗超大质量黑洞的强烈活动——以明亮的射电星系形式表现——可能为早期星系团气体过热提供了自然的能量来源。结果显示，在宇宙最初约十亿年内，超大质量黑洞爆发以及剧烈星暴等高能过程，可能已经对正在生长的星系团周围气体产生显著加热作用。

研究人员指出，这种早期的过热阶段，可能在将年轻、冷却的星系团环境转变为当今观测到的大质量、炽热星系团过程中发挥了关键作用。这一发现同时表明，现有关于星系及其周围环境如何随时间共同演化的理论模型，可能需要在能量注入和加热效率等方面进行修正。

据介绍，这是迄今为止在如此早期宇宙阶段直接探测到的最早的热星系团气体，向前推进了天文学家研究星系团环境的时间边界。发现早期宇宙中已存在大量热等离子体，使研究人员不得不重新审视星系团形成与演化的时间顺序和进程，并提出关于超大质量黑洞活动与星系形成如何共同塑造宇宙结构的新问题。

周大志表示，SPT2349-56 为研究这一过程提供了一个“极具代表性的实验室”。在这一年轻且高度紧凑的星系团原团中，强烈的恒星形成活动、能量极高的超大质量黑洞以及过热的星系团气氛同时存在。周大志指出，从这种“暴力”的早期阶段到后期相对平静的成熟星系团之间，仍存在较大的观测空白。未来通过系统绘制星系团气氛随宇宙时间演化的“图谱”，将是后续研究的重要方向之一。

相关成果已于2026年1月5日发表于《自然》杂志。论文题为《红移4.3处热星系团气体的桑亚耶夫–泽尔多维奇效应探测》，作者为 D. Zhou 等，在线发表日期为2026年1月5日，DOI 为 10.1038/s41586-025-09901-3。