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星系团内介质

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星系团内介质(ICM)是天文学中存在星系团中心的超高温气体,这些等离子体的温度在一仟万至一亿K之间,主要成分是电离,并且拥有星系团内绝大多数的重子物质。ICM辐射出强烈的X射线

加热[编辑]

ICM的高温来自星系团形成时更小的星系团结构释放出来的重力能,从重力场获得的动能经由激波转换成热能。高温保证ICM中的元素都是电离的,轻元素的电子都被从原子移除而留下原子核

组成[编辑]

ICM的成分主要是重子(主要是被游离的氢和氦)。这些等离子体也有丰富的重元素,例如。重元素相对于氢的比例(即天文学的金属量)相当于太阳的三分之一。星系团的重子(80-95%)大多数都在ICM内,而不是在发光的成员内,例如星系和恒星。然而,星系团的质量绝大多数都是暗物质

虽然ICM拥有星系团中绝大部分的重子,但它的密度并不高,典型的密度是每立方公分10-3个质点,每个质点的平均自由路径大约是1016米,或是一光年。

星系团强大的重力场意味着它们可以保留住高能量的超新星创造出来的各种元素。如果它们是典型的,研究ICM的结构在红移上的变化(这样的结果可以回顾不同的时间点),可以给出不同元素在宇宙中产生的时间[1]

观测[编辑]

由于ICM的温度是如此的高,它所辐射的X射线来自于制动辐射,而其中的X射线发射谱线则来自重元素。X射线可以使用X射线望远镜观测,依靠望远镜的观测,可以制作ICM的地图(X射线的辐射与ICM密度的平方成正比),并且得到X射线的光谱。X射线的亮度告诉我们气体的密度,光谱可以让我们测量ICM的温度和金属量。

ICM的密度在接近中心时升高,并有强烈的峰值。另一方面,典型的ICM温度在中心只有外围的二分之一或三分之一;金属量从外向内逐渐增高。有些星系团(像半人马座星系团)气体的金属量可以升高至超过太阳。

冷却流[编辑]

因为ICM在许多的星系团核心是密集的,它散发出大量的X射线辐射(发射的强度与密度平方成正比)。在缺乏热源时,ICM应该冷却,但当它冷却时,较热的气体将会流入取代,这就是所知的冷却流冷却流的问题是ICM没有冷却的证据。

相关条目[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Loewenstein, Michael. Chemical Composition of the Intracluster Medium, Carnegie Observatories Centennial Symposia, p.422, 2004.