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耀变体加热对解析宇宙结构的形成具重要意义

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2012/05/17

中国科技网讯据物理学家组织网5月15日报道，来自德、加、美的联合科研团队发现，宇宙中的漫射气体能够从耀变体处吸收明亮的高能伽马射线放射，并为其强劲加热。这一令人惊讶的结果对于解析宇宙结构的形成具有重要意义。相关研究报告发表在近日出版的《天体物理学杂志》等刊物上。

耀变体是一种密度极高的高变能量源，其被假定为是处于寄主星系中央的超大质量黑洞。虽然可见光和无线电波等辐射穿越宇宙毫无问题，但高能伽马射线却不一样。这种特殊的辐射能够与星系放射出的可见光相互作用，使其变成基本粒子。最初，这些基本粒子会以近光速的速度运动，但随着其因为周围的漫射气体而减速，它们的能量将转化为热量，如同其他的制动过程一样，因此粒子周围的气体能被有效加热。处于平均密度的气体温度将提升10倍，而较稀疏区域的气体温度则可比预想的提高100多倍。

德国海德堡理论研究所（HITS）的科研人员表示，耀变体改写了宇宙的热演化史。在类星体的光谱中，存在着各种各样的“森林线”，它们源自宇宙中发生的密度波动，而“森林”则源于宇宙早期阶段中性氢对紫外线的吸收。额外的加热过程可电离中性氢，同时也意味着对类星体放射的紫外线吸收减少。如果气体变热，“森林线”也会随之拓展，这种效果代表了一个衡量早期宇宙温度的绝佳机会。

科研人员检查了新假设的加热过程，并利用超级计算机详细模拟了宇宙的结构发展。在宇宙进化中，最密集的波动将坍塌形成星系和星系团，漫射的气体则因为过热而无法坍塌，从而促使矮星系的形成趋缓甚至完全被抑制。这也是解决另一星系形成理论难题的关键：为什么我们在银河系附近以及气体密度较低的区域仅能观测到屈指可数的矮星系。

研究负责人、HITS的伏尔克·斯普林吉教授解释说，耀变体的加热过程十分令人兴奋，因为这种单独的效应能同时解决数个有关宇宙结构形成的谜题。下一步，科研团队还计划进一步改进这一模拟模型，以便更深入地了解耀变体的特性及其对当前宇宙的影响和意义。（张巍巍）

《科技日报》（2012-05-17 二版）

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