国家天文台发现新的星系团

宇宙中的物质在引力作用下聚集，使得宇宙在百万光年尺度上呈现纤维状、巨墙和空洞等多种结构特征。星系团是由几百甚至几千个像银河系这样的星系组成的集团，是宇宙纤维结构中星系分布最为密集的区域，是宇宙中最大的自引力束缚系统，它们的质量一般是太阳质量的1014-1015倍。证认出宇宙中的星系团是探索它们的性质和宇宙结构的基础。

最近，中国科学院国家天文台副研究员文中略和研究员韩金林，一方面从光学和红外的全天成像数据中发现2.6万多个新的近邻星系团；另一方面从更深的巡天数据中发现1500多个遥远（红移大于0.7）的大质量星系团，使得红移大于0.75的大质量星系团数量比过去增加了3倍。

文中略从博士研究生阶段就在韩金林指导下用自主发展的算法从美国斯隆（SDSS）巡天数据中证认星系团。2009年，他们证认出近4万个星系团，是当时最大星系团样本的近三倍，而且它们分布在更远的宇宙空间。2012年，他们改进了星系团证认的算法，从SDSS巡天的14000平方度天区（约占全天空面积的三分之一）数据中证认出132684个星系团。2015年，他们补充了更精确的天体红移（即距离）信息，又证认出25419个较高红移的星系团。他们发现的星系团总数已超过15万个，是迄今为止世界上最大的星系团样本，已成为国际上大量相关科研工作的基础数据。

在SDSS巡天区域以外的广大天区，长期以来因为缺乏数据，只有少量（4000多个）星系团被证认出来，最主要的发现工作还是1989年Abell等人完成的。近期，文中略等人利用全天的光学（SuperCOSMOS）和红外（2MASS和WISE）数据，从28000平方度天区（扣除了银河系的背景区域，约占全天空面积的三分之二）证认出47600个红移范围0.025的近邻星系团（见图1），其中26125个属于首次发现。在SDSS天区以外，新发现的星系团数目是原先的六倍。该研究论文于2018年3月发表在英国《皇家天文学会月刊》上。另一方面，从遥远宇宙中发现星系团是目前许多相关研究的出发点和难点。过去高红移的大质量星系团数量非常稀少（红移大于0.75只有200多个）。文中略和韩金林将SDSS和WISE巡天数据结合起来，证认出1959个高红移的大质量星系团（见图2），其中1505个是新发现的，红移大于0.75的星系团有955个，使得远距离的星系团数量增加了3倍。论文近期发表于英国《皇家天文学会月刊》。

该系列工作受到国家自然科学基金和天文联合基金的支持。

 

2018年3月国家天文台发布的47600个星系团在天球上的分布（注：银道坐标。银河区域因为银河系遮挡，星系团很难在这样的数据中被发现）。黑色的+号表示新发现的26125个星系团，橘色×号表示过去已知的星系团（注：大部分也是文中略等人2012年发现的）。

 

左图表示从SDSS-WISE数据中证认出的1959个星系团的红移（距离）分布，对应82亿—108亿光年。右图显示一例新证认出的星系团，红移为0.86（距离约96亿光年），多数的黄色星系是该星系团的成员星系。