科学家们直接观测到了红移为4.3的原始星团SPT2349-56中的热星团内气体，这一发现挑战了现有的星系团形成理论模型。研究团队利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA），探测到了热的Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应，这是一种宇宙微波背景光子被星团内介质（ICM）中的热电子散射的现象。这项发表在《自然》杂志上的观测结果表明，SPT2349-56的核心存在大量的热气体，其热能约为10^61尔格。

这一发现为星系团早期组装阶段提供了关键的见解。星系团是宇宙中最大的引力束缚结构，包含大量的热气体，即ICM，它占据了星系团重子质量的很大一部分。宇宙学模拟表明，ICM的质量和温度应该在早期降低，因为气体仍在组装和加热的过程中。然而，在如此早的时期（z=4.3）观测到热ICM表明，显著的加热机制在比之前预期的更早的时候就已经发挥作用。

研究人员在他们的《自然》杂志出版物中指出：“这一测量结果表明，热能大约是仅靠引力应该产生的能量的10倍”，突出了SPT2349-56中ICM中意想不到的能量含量。这个原始星团距离我们大约120亿光年，在一个大约100千秒差距的相对较小的区域内，还拥有大量的分子气体和三个射电响亮的活动星系核（AGN）。这些AGN可能通过强大的外流和辐射来促进ICM的加热。

Sunyaev-Zeldovich效应是这项发现的关键，它是探测星系团中热气体的强大工具。它源于宇宙微波背景（CMB）光子被ICM中的热电子进行的反康普顿散射。这种散射导致CMB光谱发生轻微的扭曲，这可以被像ALMA这样的灵敏射电望远镜探测到。SZ效应的强度与ICM的热压力直接相关，从而提供了其温度和密度的测量。

这一发现的意义扩展到我们对控制星系团形成和演化的过程的理解。热ICM的早期存在表明，反馈机制，例如来自AGN的反馈机制，可能在加热气体方面发挥比以前认为的更重要的作用。这些反馈过程可以调节星团内的恒星形成，并影响宇宙中物质的整体分布。

未来的研究将侧重于研究其他高红移原始星团，以确定ICM的早期加热是一种普遍现象还是SPT2349-56所独有的现象。使用ALMA和其他望远镜的进一步观测将有助于表征这些系统中ICM的特性，并确定加热源。这些研究将为宇宙学模拟提供有价值的约束，并有助于完善我们对早期宇宙中引力、气体动力学和反馈过程之间复杂相互作用的理解。