星系间的碰撞:可怕不足以形容。

宇宙奥秘 2023-04-05 17:04www.dkct.cn宇宙探索

你开个车上路,前面有块大吸铁石,会怎么样?如果你不知道,那显然到近的一个距离,你车会飞过去,然后……关于万有引力,相信大家都耳熟能详。我们看看下图的实验

如果这样的力量到了宇宙,那是更大的力量。星系间的碰撞产生的能量大的无法想象。

arp 148是两个星系碰撞之后的残留结构,它是一个环状星系和长尾星系发生碰撞的结果。

  图中是美国宇航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6200万光年。

  据国外媒体报道,当两个星系通过引力彼此吸引,它们是无法“看到”,却能感受到。这是一种相互的引力作用,也是不可避免,伴随着宇宙岁月变迁,星系之间逐渐地彼此接近,它们的碰撞是无法抑制。其相互引力作用是数十亿年前微小的不稳定因素产生的,星系在进化历程中,它们除了与吸引星系逐渐接近,就是不断地增大。

  美国俄亥俄州立大学天体物理学家保罗·萨特(Paul Sutter)深度分析了星系碰撞过程,他指出,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介质,星系开始逐渐拥抱。之后它们将发生碰撞,这样的星系直径10万光年,内部存在数千亿颗恒星,在碰撞合并过程中,大约相当于太阳质量100万亿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,这是一曲悲剧舞蹈,一则故事讲述了数亿年,直到近期我们才开始理解。”

  第一次模拟实验

  当天文学家意识到一些物质从银河系分离出来,他们观测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,在短短几十年的观测,没有充分时间实时观察其真实状况。在相当长的一段时间里,天文学家并不知道是否星系处于活跃合并,或者是否部分星系看上去怪异和细长。

  模拟实验最终揭晓了神秘的星系紊乱过程,令人惊奇的是,天文学家并不是进行数字模拟,他们的模拟实验也没有使用计算机。这项实验是在1941年进行的,当时原计算机科学家埃里克·霍尔姆伯格(Erik Holmberg)希望检测星团合并的短暂过程,但他并不是仅在实验室制造一些恒星,观察数百万年时间里它们的相互引力变化。

  霍尔姆伯格非常聪明,他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,以及其它星系环境物质。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所接收的光线数量,这与来自星系其它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四分之一。之后霍尔姆伯格测量周围灯的“引力牵引”,逐个重新排列每一盏灯。

  “潮汐尾”

  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。,他观看到一个有趣的现象——当星系之间彼此接近,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,他并未更深入地计算分析。

  直到上世纪70年代,两位兄弟阿拉尔·图姆尔和朱里·图姆尔评估这一问题,使用真实的计算机模拟合并星系过程,他们发现了确凿证据——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”,这是一个较细长的绳状物质从合并过程紧密的旋臂向外延伸。他们模拟的“潮汐尾”结构看上去非常像有趣的触须星系,该实验非常清晰地表明,星系合并、碰撞和融合,伴随着这一过程,它们将逐渐地被撕碎。

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