观测史上最遥远的原超星系团 “COSMOS-z3.1-A”获确认存在于约117亿年前的宇宙|原超星系团|宇宙|望远镜|系外行星|红移

周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏

周三 · 风月同天|周四 · 观测指南

周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 太空探索

主译：酥油饼

校对：毕逸飞

审核：牧夫天文校对组

美编：张一帆

后台：王启儒

sorae.info/astronomy/20260910-most-distant-proto-supercluster.html

由美国普渡大学 Vandana Ramakrishnan（研究开展时为该校研究生）领衔的研究团队，对位于六分仪座方向、光行距离约117亿光年（红移 z=3.1）的巨型原星系团集合体“COSMOS-z3.1-A”进行了后续研究。研究结果确认，COSMOS-z3.1-A是迄今已知距离最遥远、所处宇宙时代最早的“原超星系团”。

研究团队估计，COSMOS-z3.1-A未来将成长为一个质量约相当于近邻宇宙中最大的星系团——“后发座星系团”2倍的庞大结构，其质量约为银河系的5000倍。研究团队的相关论文已发表于学术期刊《The Astrophysical Journal》。

▲ 原超星系团“COSMOS-z3.1-A”成员星系的位置分布图。本次研究表明，COSMOS-z3.1-A的规模已经足以被认定为原超星系团（Credit: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA; Image Processing: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), M. Zamani & D. de Martin (NSF NOIRLab)）

仅凭表观位置无法看清真实结构

所谓原超星系团，是指多个原星系团聚集在一起，并将在未来逐渐成长为由多个星系团组成的“超星系团”的早期巨型结构。研究团队此次以“ODIN”超广域巡天的观测数据为基础开展研究。ODIN使用安装在智利塞罗托洛洛美洲际天文台维克托·M·布兰科4米望远镜上的观测设备“DECam（暗能量相机）”进行观测。

ODIN巡天的目标之一，是寻找能够发出“莱曼α线”的“莱曼α发射星系”。莱曼α线是氢原子散射或发射的一条特定紫外谱线。研究团队目前已经从ODIN巡天的观测数据中发现约150个原星系团候选体。不过，仅凭巡天获得的成像数据，还无法判断这些星系是否真的共同构成星系团，还是仅仅因为恰好位于相同方向，因投影效应而看起来聚集在一起。

因此，研究团队又使用凯克II望远镜、双子座南望远镜以及梅奥尔望远镜等地面望远镜进行了光谱观测（※通过获取不同波长电磁波的强度分布，即光谱，来研究天体的观测方法）。在COSMOS-z3.1-A所包含的约400个候选星系中，研究人员直接测定了其中249个星系的准确距离。对于未能进行光谱观测的其余候选星系，则以附近星系的分布为线索，通过概率方法为其赋予距离，从而重建出整个结构的三维形态。

▲原超星系团“COSMOS-z3.1-A”的三维模型（Credit: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA/DSS2/NSF–DOE Vera C. Rubin Observatory; Acknowledgment: The original version of this 3D model was created by A. Ortiz (Purdue); Image Processing: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), M. Zamani & D. de Martin (NSF NOIRLab); Motion Graphics: R. Proctor）

未来质量或达到“后发座星系团”的约2倍

研究团队的分析结果显示，COSMOS-z3.1-A内部聚集着10个高密度区域，其规模已经足以被认定为由多个原星系团组成的原超星系团。与此同时，研究人员还在同一六分仪座方向确认了另一个规模稍小的原星系团集合体“COSMOS-z3.1-C”，后者由4个高密度区域组成。

此前已知唯一类似的巨型结构，是位于约111亿光年之外（红移 z=2.4）、由7个高密度区域组成的原超星系团“Hyperion（许珀里翁）”。而COSMOS-z3.1-A存在于更加久远的宇宙时代。

此次研究成果也为“层级结构形成（自下而上）”模型提供了支持。该模型认为，宇宙的大尺度结构是由较小的天体和结构不断合并，并逐渐成长为更大的结构而形成的。

维拉·鲁宾天文台的广域巡天项目“LSST（Legacy Survey of Space and Time）”已于2026年7月启动，并计划持续10年。研究人员期待，未来通过将LSST等项目的观测数据与此次研究方法相结合，还能够发现更多类似的巨型宇宙结构。

编者注：本文所述距离采用“光行距离”（亦称光路距离），即天体发出的光到达地球并被观测到之前所传播的距离。

责任编辑：甘林

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』牧夫出品

微信公众号：astronomycn