科学家们在英仙座星系团中发现了宇宙碰撞的证据，该星系团由数千个距离我们星系团不远的星系组成。
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天文学家一直认为英仙座星系团是一个巨大但稳定的星系群，直到他们发现了与另一个星系团碰撞的迹象——但此前没有人发现过宇宙入侵者。现在，科学家们利用一种名为弱引力透镜的方法，认为他们终于找到了隐藏的入侵者。
英仙座星系团是已知宇宙中质量最大的结构之一。它以其所在星座命名，是一个由数千个星系组成的庞大星系群，横跨1160万光年，大约是银河系直径的100倍。
它距离地球2.5亿光年，距离地球相对较近，但由于宇宙膨胀，它正以每秒3335英里（每秒5366公里）的速度远离地球。
“松弛”星系？
天文学家将平静稳定的星系团称为“松弛”星系团，这意味着它们在宇宙近代史上从未与其他星系团发生碰撞。多年来，英仙座星系团一直是松弛星系团的典型代表。
稳定的热气流在其成员星系之间流动，并在气体向星系团中心下沉时失去热量。中央星系周围还有一圈微弱的射电波，被称为射电“迷你晕”。两者都表明宇宙环境稳定。
然而，天文学家注意到，它并非像未受干扰的星系团那样呈球形，而是东西向倾斜，这暗示着其中存在某种异常。
随后，在2012年，天文学家在该星系团中发现了“冷锋”——巨大的、长达光年的区域，很可能是由星系团碰撞形成的。这些锋面标志着一个星系团的热气体与另一个星系团的较冷、密度更高的气体碰撞的边界。这有力地表明英仙座星系团曾经历过一次大规模的宇宙碰撞。但如果这是真的，那么一个问题仍然存在：造成这次碰撞的另一个星系团在哪里？
“确凿证据”
在这项新研究中，美国和韩国的天文学家认为他们找到了这起秘密宇宙碰撞事件的“确凿证据”。在发表于《自然天文学》杂志的一篇新论文中，研究人员解释了他们如何利用一种名为弱引力透镜的技术，发现了很久以前与英仙座星系团碰撞的星系团的残余。
阿尔伯特·爱因斯坦早在100多年前就预测了引力透镜现象，即像星系这样的大质量物体会扭曲时空，使光线弯曲，并放大遥远的光源。物体偏转光线的程度使天文学家能够掌握其质量，此后科学家们发现了许多令人难以置信的引力透镜现象。
在弱引力透镜效应下，背景星系的图像在穿过星系团向我们飞来时，仅会发生轻微的扭曲。这项新研究的天文学家利用夏威夷的斯巴鲁望远镜，分析了远在英仙座星系团后方的星系发出的光的扭曲情况。
“由于我们不知道每个星系的固有形状，我们无法推断背景星系的图像扭曲程度，”韩国延世大学研究生、论文第一作者金亨汉（HyeongHan Kim）在一封电子邮件中告诉我们。
然而，通过观察大量背景星系，该团队计算出了平均扭曲程度，并使用计算机模拟计算出前景星系团的质量。他们还精确地指出了产生所观察到的扭曲所需的质量位置。
天文学家发现了一个由可见物质和暗物质组成的广阔区域，称为亚星系团晕，它环绕着一个较小的星系群。该区域以NGC 1264星系为中心，位于英仙座星系团的边缘。该子星系团的质量约为银河系的100倍，通过一座长约140万光年的“质量桥”与主星系团相连，其质量与主星系团几乎相同。
计算机模型表明，这座桥是两个星系团之间引力相互作用的直接证据，而非偶然的排列，并且它与星系团不对称的形状相吻合。该团队的计算机模型还重现了2012年发现的冷锋。
“结果让我感到惊讶，因为我认为英仙座星系团是一个松弛的星系团，”Kim说道。
他们的模拟始于大约75亿年前，当时合并中的子星系团处于英仙座星系团的影响范围内。该子星系团花了大约20亿年的时间才首次经过主星系团的中心附近。然后，由于速度减慢并受到引力的拉扯，它在30亿年后再次穿过主星系团。这种宇宙之舞重复进行，近20亿年后，大约7.5亿年前，该子星系团第三次穿过主星系团。
这些发现意义重大，因为该区域是研究星系团形成和演化的天文学家的主要目标。
“由于英仙座星系团距离地球较近，它已被广泛研究，”金说道，“这使我们能够发现和测试许多重要的天体物理过程。” 因此，尽管这项研究仅关注单个星系团，但它对我们理解宇宙具有广泛的意义，他补充道。
此外，研究结果凸显了弱引力透镜的威力，尤其是在传统方法无法揭示未知宇宙的情况下。这种方法不仅有助于揭示宇宙中隐藏的结构，还为发现更多星系团合并以及理解这些巨大系统如何形成打开了大门。