【导语】

一项基于美国国家航空航天局（NASA）钱德拉X射线天文台的深度观测显示，常被描述为宇宙中最平静星系团之一的Abell 2029，曾在约40亿年前经历过一次剧烈的星系团碰撞。观测结果揭示，该星系团内部存在一条横跨约200万光年的超热气体巨大螺旋，以及多种与古老合并事件相关的结构特征。

星系团与观测对象概况

参与研究的波士顿大学天文学家Courtney Watson及其同事指出，星系团是宇宙中由引力束缚的最大结构，由数百至数千个星系、不可见的暗物质以及充满星系间空间的大量气体构成。这些气体通常被加热到数百万度，在X射线波段发出辐射。

Abell 2029位于室女座方向，距离地球约10亿光年。本次研究利用钱德拉X射线天文台，对这一星系团进行了迄今为止最深的X射线观测。研究团队制作的复合图像结合了原始X射线图像和经处理后减去对称成分的X射线图像，用以突出内部结构特征。

超长螺旋结构指向古老碰撞

新数据表明，Abell 2029目前仍在从约40亿年前与一较小星系团的剧烈碰撞中逐步恢复。研究人员表示，观测到的热气体螺旋结构被认为是这次碰撞的关键证据之一。

团队解释称，这一螺旋形态可能源于星系团合并时的引力作用，使星系团内部的热气体产生类似“晃动”的运动，类似酒杯中液体被扰动后的摆动。该螺旋从星系团中心向外延伸，长度约为200万光年，被描述为目前已知最长的此类结构之一。

多重结构共同描绘合并历史

除螺旋结构外，研究还在Abell 2029中识别出多种与过去碰撞相关的特征。研究团队称，在星系团中可以看到由碰撞产生的较冷气体大范围“飞溅”的迹象。

他们还指出，碰撞遗留的超热气体中可能存在类似冲击波的结构，被比拟为超音速飞机产生的音爆。此外，研究人员在热气体中发现一个“海湾”状特征，推测可能是螺旋外部区域与较小星系团穿越较大星系团时被剥离的气体相互重叠所形成。团队同时表示，这一结构也可能存在其他解释。

研究人员认为，这些不同特征首次在同一星系团中同时被清晰识别，使得他们能够以前所未有的细节追踪Abell 2029的合并历史。

数值模拟与质量比例推断

为理解这些结构的形成过程，团队开展了计算机模拟。结果显示，参与碰撞的较小星系团质量约为较大星系团的十分之一。

根据模拟，摆动螺旋在较小星系团首次穿过较大星系团时形成，当时较小星系团将部分气体拉向一侧。随后，较大星系团的引力使较小星系团减速并被拉回，发生第二次穿越与碰撞。这一过程被认为推动了冲击前沿的形成，并在其后方留下物质尾迹，对应观测到的“飞溅”区域。

分析方法与研究发表

为揭示上述不同结构，研究团队采用了一种专门技术，分析星系团热气体分布相对于理想对称形态的偏离程度。结果显示，Abell 2029中大部分热气体仍呈近似椭圆的对称分布，而螺旋、飞溅和“海湾”等特征则体现在对称分布的偏差之中。

相关研究成果已发表于《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal），论文题为《A2029的深度钱德拉X射线观测：一个平静强冷核星系团的合并历史》（Deep Chandra X-ray Observations of A2029: The Merger History of a Relaxed, Strong Cool Core Cluster），作者为Courtney B. Watson等，刊登于2026年《天体物理学杂志》996卷106号，DOI为10.3847/1538-4357/ae2026。