欢迎登陆世界华人网,今天是:2018年08月16日 10:56:54

收藏文章    设为首页

您当前所在的位置:首页  >  科技  >  正文

宇宙中两个星系碰撞将会 发生什么

2018年01月28日 00:01:00 浏览:40874次 来源:飞碟探索杂志 供稿

文/悠悠


 

  在宇宙中,两个星系通过引力彼此吸引是不可避免的,随着岁月变迁,星系之间逐渐接近,它们之间的碰撞也是无法抑制的。那么,宇宙中两个星系碰撞将会发生什么?

 

  美国俄亥俄州立大学的天体物理学家保罗· 萨特深度分析了星系碰撞的过程,指出当两个星系抵达非常近的位置时,随着卷须状气体和恒星穿过它们之间稀薄的介质,星系开始逐渐拥抱,之后发生碰撞。这样的星系直径在1 0万光年,内部拥有数千亿颗恒星,在碰撞合并过程中,大约相当于太阳质量1 0 0万亿倍的宇宙物质发生碰撞、混合和燃烧。

 

  萨特说:“星系碰撞烟花之后将残留什么呢?破损、昏暗的垂死星系将不再明亮发光、结构完整,这是一支悲情舞蹈,一则讲述了数亿年的故事,而我们直到近期才开始理解。”

 

  天文学家最初意识到有一些物质从银河系中分离出来时,他们发现一些星系看上去比正常星系更散乱,但这并不是直接观测到星系有趣的合并过程。毕竟星系合并过程需要数亿年时间完成,短短几十年根本不可能实时观察其真实状况。在相当长的一段时间里,天文学家并不知道这是因为星系处于活跃的合并状态,还是因为部分星系就是那样怪异和细长。

 

  模拟实验最终揭晓了神秘的星系紊乱过程,但令人惊奇的是,这项实验是在1 9 4 1年进行的,既没有计算机,也没有数字模拟。埃里克·霍尔姆伯格希望检测星团合并的短暂过程,他聪明地设置了几十盏灯代表一个星系,每盏灯代表着数万亿颗太阳质量的恒星、气体、灰尘,以及其他星系环境物质。之后,他以每盏灯的亮度代表星系的引力强度,质量越大的星系,灯的亮度就越大。

 

  霍尔姆伯格测量了每盏灯接收到的光线数量,这与来自星系其他部分的引力作用成一定比例关系,这是因为光线和引力具有相同的平方反比关系。如果它们之间的距离成倍增大,其引力强度和光线亮度将下降至最初的1/4。之后,霍尔姆伯格测量了周围灯的“引力牵引”,逐个重新排列每一盏灯。

 

  在这个非常简单的模拟实验中,霍尔姆伯格在宇宙时间变迁中逐步测试,观察了两个星系在引力作用下混合和合并时的相互影响。同时,他发现了一个有趣的现象:当星系之间彼此接近时,一个“恒星臂”延伸出来,在每个星系对面出现一个“指针”。虽然这一结果非常有趣,但他并未更深入地计算分析。

 

  直到2 0世纪7 0年代,图姆尔兄弟使用计算机模拟星系合并过程时,才发现了确凿证据:当两个星系合并时,引力相互作用将产生气体和恒星构成的“潮汐尾”,从紧密的旋臂中向外延伸。他们模拟的“潮汐尾”的结构看上去非常像有趣的触须星系。该实验非常清晰地呈现了星系合并、碰撞和融合的过程,伴随着这一过程,它们将逐渐被撕碎。

 

  图中是美国航空航天局观测两个星系碰撞时的美丽合成图像,该碰撞出现在触须星系之间,距离地球大约6 2 0 0 万光年。


 

  萨特指出,当星系彼此接近时,引力作用足以扭曲星系外形。通常情况下,星系的大部分区域是真空,与星系庞大的体积相比,恒星仅是较小的斑点。当两个星系发生碰撞时,你不要认为这与汽车碰撞相仿,实际上这一过程更接近于两群蜜蜂混合在一起。

 

  但是星系碰撞过程仍可能是一场“美丽的烟花”。星系包含着难以计算的气体和灰尘,它们飘浮在星系周围,以星云的形式存在。星云能够存在很长时间, 但如果遭受“撞击”(例如邻近超新星的冲击波或两个星系碰撞时产生的复杂引力作用),星云自身将崩溃,分裂并凝结成一批新的恒星。

 

  当两个星系合并时,恒星形成速度是正常速度的1 0倍以上,在短暂的天文时间里,会有数十亿颗恒星诞生。天文学家指出,星系合并过程相对短暂,在这一过程中,它们会比之前更加明亮。但是美丽的瞬间是需要付出代价的。如果两个星系不发生碰撞,它们将平稳地逐年制造新的恒星,慢慢消耗珍贵的气体储量;但是如果发生碰撞,它们的珍贵气体储量将快速消耗,数十亿颗恒星诞生,其中多数都是质量较大的。

 

  星系碰撞的最终结果会是怎样的呢?在壮观的螺旋结构下,星系结构被撕裂,简单的平盘结构扭曲形成畸形结构,大量古老和年轻的恒星混合在一起,同时少量恒星会燃烧成灰烬,形成不规则星系,残留一些垂死、寒冷的红矮星。

 

排名不分先后

全部...