近期，宇宙探索领域迎来了激动人心的突破，科学家们通过观测星系团内部的等离子体运动，为揭示宇宙深层次的秘密开辟了新途径。
在浩瀚的宇宙中，星系团作为由数百乃至数千个星系在引力作用下紧密结合而成的庞然大物，其内部的动力学机制一直是解开宇宙物质与能量之谜的关键。近日，《自然》杂志刊登的一项研究成果，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·兹威基曾首次指出，星系团中星系的高速运动（速度可达每秒2000公里）只能通过假设存在大量暗物质来解释。这些暗物质的质量远超星系中可见恒星的质量。如今，我们已知星系团是宇宙中最为庞大的引力束缚结构，其质量跨度巨大，从10的13次方到10的15次方个太阳质量不等。
在星系团内部，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，并释放出强烈的X射线辐射。这些辐射成为了科学家们窥探星系团内部奥秘的重要窗口。
此次研究中，科学家们借助了2023年全新发射的XRISM卫星。这款卫星搭载的Resolve仪器是一款高性能X射线光谱仪，其探测器拥有前所未有的能量分辨率，能够精确分辨出X射线光子能量之间的微小差异。正是凭借这一卓越性能，Audard等研究人员对半人马座星系团核心区域的等离子体速度场进行了深入细致的观测。
观测结果显示，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正以每秒约200公里的速度相对于中心星系进行连贯运动。值得注意的是，中心星系附近气体的速度变化相对较小，这表明中心星系中的活动星系核所释放的能量对观测到的等离子体运动影响有限。然而，尽管XRISM卫星在能量分辨率方面表现出色，但其成像的角分辨率却有所欠缺。在观测半人马座星系团时，XRISM无法分辨出小于约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。
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却稍显不足，难以对等离子体速度进行有效研究。不过，值得庆幸的是，预计将在2030年代下半年发射的欧洲航天局NewAthena任务将有望填补这一空白。这款新型高能天体物理先进望远镜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。届时，科学家们将能够更深入地揭示星系团中心强大活动星系核的驱动机制，进一步阐释宇宙中最大质量星系及其周围热等离子体的演化历程。
