当星系同类相残时

Amateur Astronomer - - 宇宙画廊 - 谢 懿 /编译

在 埃德温 • 哈勃(Edwin Hubble)发现星系是遥远的“宇宙岛”之后近一个世纪,我们对星系形成和演化的认识仍是不完整的。虽然目前天文学的许多研究都集中在星系的形成上,但有越来越多的证据表明,星系的消亡也同样普遍。在宇宙 138亿年的历史中,有无数的星系已成过往云烟,屠戮无处不在。

吃与被吃!

星系是群居的,如果有一个,通常就会伴随有其他的。这使得像NGC 1132和ESO 306-017这样孤立独处的巨型星系成了宇宙中的另类。更奇怪的是,这2个隐士身处于巨大的暗物质和高温气体团块中,在通常情况下其中会包含有数十或数百个其他的星系。 NGC 1132和ESO 306-017有一个不可告人的秘密:它们噬杀了自己的同类。有证据表明,这些庞然大物是通过疯狂进食近邻的星系才长出如此庞大身躯的。它们可绝非是唯一这样做的星系。天文学家已经观测到了大型星系残食小型星系的画面,把一场十亿年的抗争定格成了一刻。在近邻星系的强大引力之下,弱小的星系会被瓦解,沿途散落下一连串发光的残骸,就像在飞行中解体的喷气战斗机。宇宙中散布着的飘散的恒星、气体和尘埃流,它们是已消亡星系幽灵般的遗存。作为宇宙的城市中心,星系团是一个尤为危险的地方。在跨度相当于从银河系到仙女星系的空间里,簇拥着数百个星系。在这么狭小的范围里,它们彼此相邻,同类相残将不可避免。当一个星系通过进食同类不断增重时,因此增强的引力会使得它能更容易地擒住新的受害者。最大者胜出是这里的生存法则。对于较小的星系而言,这是个残酷的现实。不到20年前发现了一类有意思的星系,被称为超致密矮星系。在一次又一次与大型星系的交会中,它们外围的物质似乎正在被慢慢地剥离,直到只剩下一个致密的核心。现在天文学家已经发现了数百个超致密矮星系,大多数都位于邻近的天炉、室女和后发星系团中。

一些被剥离的星系所幸存下的核心酷似球状星团。有天文学家推测,银河系中最大的几个球状星团,例如杜鹃47和半人马ω,也许曾经是小型的矮星系。在仙女星系乃至整个本星系群中,最亮的球状星团G1有一些令人费解的特征,使得它有别于其他的球状星团。这其中就包含了它异常细长的形状以及它内部存在着多代的恒星。绝大多数球状星团中的恒星都有着相同的年龄。甚至还有证据表明,G1可能拥有一个质量为太阳20000倍的黑洞,这在普通的球状星团中是看不到的。

银河霸主

早在1978年,就有天文学家开始怀疑我们的银河

系也残食过同类,当时发现,位于银河系外部区域中球状星团的年龄有着出乎预料的差别。那时认为,这可能源于银河系吞食了较小的伴星系,并由此将本属于其他星系的球状星团收归己有。诚然,这只能算是旁证。此后,在1994年,天文学家发现了银河系残害同类的确凿证据。在银河系中心方向密集的恒星背景中,那里隐藏着一个小型星系遭受到重创的残躯,被称为人马矮星系。它几乎已经没有了星系的样子,正在缓慢地把仅存的4个球状星团拱手让给银河系。有一些证据表明,人马矮星系也许已经绕银河系运动了数圈,在此过程中流失了数亿颗恒星。现在有压倒性的证据表明,我们的银河系不但残食同类,而且还是个长期的惯犯。天文学家已在银河系中发现了十几条星流,它们都是过去的受害者所留下的遗迹。根据斯隆数字巡天的结果,天文学家把一片特定的天区命名为“星流场”,因为其中有数条纵横交错的星流,里面也包含了来自人马矮星系的一条或多条星流。其他星流——例如孤儿星流——则不具有已知的起源星系。使用加拿大-法国-夏威夷望远镜,泛仙女星系考古巡天项目的天文学家在仙女星系旁也发现了类似的星流。哪个星系将会成为银河系的下一个受害者?目前这还很难说,不过我们的银河系似乎并不挑食。大犬矮星系——由于恒星密度低,其存在性仍有争议——也许是最近的潜在目标,它很可能已经感受到了银河系强大的引力。银河系此役可以为自己增加约10亿颗新的恒星。除此之外,还有几十个小星系围绕着银河系,新的矮星系则仍待被发现,比如2016年初发现的巨爵2矮星系。大、小麦哲伦云是银河系目前最大的两个卫星系,终有一天它们也会成为银河系的盘中餐,连接着两个麦哲伦云的气体流——被称为麦哲伦流——正是银河系已经对它们张开大嘴的证据。但有最新的证据表明,两个麦哲伦云的运动速度足够高,暂时可以逃过银河系的引力魔掌。

宇宙因果律

引力就像死亡,是一个巨大的均衡器。在银河系过去的岁月中已残害了无数的星系,但在40亿~50亿

年之后它自己也注定会变成别人的猎物。作为本星系群中最大的成员星系,仙女星系正在朝着我们的方向飞来。虽然目前两者间距250万光年,但银河系和仙女星系正在以112千米/秒的速度相向而行,比迄今最快的航天器新视野探测器的速度还快了近10倍。在几百万年之后,我们的后代——不管他们会变成什么样子——会看到仙女星系在夜空中变得越来越大,直至两者发生碰撞。虽然还有相当的不确定性,但银河系的质量要小于仙女星系,因此胜算不大。在疾速地相遇之后,这两个星系会撕扯并重创彼此,此后它们会慢慢聚拢,直到仙女星系最终吞并银河系。通过这个混沌的过程,一个新的、更大的星系将会由此诞生,被称为银河仙女星系。太阳及其周围的行星将会是这个恒星总数超1万亿的新大家庭中的一员。 千万不要以为同类相残会就此结束。本星系群中还有数十个小型星系,银河仙女星系在未来还有很多可以大快朵颐的食物。2000年,有天文学家想知道,在彻底完成了自相残杀之后,本星系群会是什么样子。通过计算机模拟,他们把所有已知的本星系群成员糅合到了一起。最终的结果——硕果仅存的最后一个星系——是一个与遍布宇宙中椭圆星系无异的星系,它是恒星与星团的平淡集合,没有过往的创伤所留下的明显痕迹,被称为“后本星系群椭圆星系”。

邋遢的吃货

1951年,瑞士裔天文学家弗里茨·茨维基(Fritz Zwicky)率先发现,在星系之间的空间中存在着“大片的发光区域”。他意识到,这些弥漫的光辉来

自无数颗自由飘荡在星系之间且不受任何星系引力束缚的恒星。茨维基认为,类似的流浪恒星也许是宇宙中数量最多的发光天体。但是,这些星系际的流浪恒星来自何方?虽然有一些可能就诞生于星系之外,但大多数不可能如此。尽管都有着贪婪的胃口,但同类相残的星系却都是邋遢的吃货。从受害星系身上撕扯下的物质并非全都会被消化。有些恒星会逃逸进入太空,随时间在那里会积聚成一片流浪恒星和星团的海洋。虽然在本星系群中暂未有发现,但天文学家已经在邻近的室女、天炉和后发星系团中发现了数千个自由飘荡的球状星团。但最近,就像勘探金矿一样,在筛查了斯隆数字巡天所发现的183791个候选体之后,有天文学家在本星系群中发现了十几个可能的星系际球状星团。进一步的观测将确定它们是否真是如此,还是被错认的遥远暗弱星系。

食同类者得宇宙!

引力一成不变的吸引作用意味着,星系之间的同类相残还将持续数十亿年。宇宙的未来将属于少数巨型的星系。然而,随着可供吞食的受害者数目锐减,这场杀戮最终必然会停止下来。在一千亿年之后,那时太阳早已死去,酒足饭饱的银河仙女星系将会进入椭圆星系安详的晚年时期,成为本星系群仅存的最后一个幸存者。诗人缪里尔·鲁凯泽(Muriel Rukeyser)曾写道:“宇宙是由故事来谱写的,而非原子。”每个星系都有独属于自己的同类相残的故事,无论是发生在它们身上的,还是由它们引发的。天文学家的目标就是讲述这些故事,就好比是宇宙的法医学家。

在星系团阿贝尔3827的中心有一个近距宇宙中质量最大的星系之一,它可能已经吞并十几个大小和银河系相仿的星系。在它的中心附近仍能看到几个新近刚被残食的星系所留下的尚未被消化的部分。版权:E S O 。

侧向旋涡星系N G C 5907被一条幽灵般的星流所缠绕,它是一个小型星系被缓慢吞食所留下的遗迹。版权:R . JA Y GABANY/COSMOTOGRAPHY。

哈勃空间望远镜所拍摄的巨型星系ESO 306-017。它距离地球约5亿光年,已经进食了大量的小型星系。版权:N AS A / ES A /M ichaelW est。

引力把星系看护在一起,形成了从小型星系群到由数千个成员星系所组成的宇宙巨大城邦,例如图中所示的天炉星系团。然而,其中也隐藏着星系恶霸,它们会残食其他的星系。版权:E S O /A niello G rado/Luca Lim atola。

天文学家相信,孤立的巨型星系N G C 1132已经吞噬了其几乎所有的近邻星系。在这幅图像上所看到的绝大多数的小型星系都是前景或者背景天体,与N G C 1132并无关联。版权:NASA/ESA/THE HUBBLE HERITAGE (STScI/AURA)ESA/HUBBLE COLLABORATION。

星系N G C 660身上有一道在10亿年前与另一个星系猛烈交会时所留下的伤疤。围绕N G C 660的这个由气体、恒星和尘埃所组成的环形结构也许正来自于那个因密近交会而扭曲变形的小型星系。版权:G E M IN I O B S E R V A T O R Y /A U R A。

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