宇宙問題:星系是怎麼死的?天體物理學家在計算機上模擬了這一切

2020-12-04 悟空科學世界

不是嚇唬你,確實,仙女座星系正在「接近」我們的銀河系。雖然這種影響不會在數億年內發生,但是,在某些情況下,其後果可能是災難性的。

就算考慮到恆星之間的距離很遙遠,但我們也應該預料一些可能會發生的碰撞。此外,在重力變化的影響下,一些恆星可能飛出星系,成為單獨的「旅行者」。

與此同時,這兩個星系的螺旋結構也將被破壞。根據目前所有的計算機模型,這兩個星系碰撞後會形成一個巨大的橢圓星系-Lacomeda。

對我們來說,這種事情的發生看起來像是毀滅或大災難,但對宇宙來說,卻是星系演化的一個自然過程。我們知道,銀河系與仙女座的碰撞,取決於宇宙科學家的定期觀察和分析其他類似事件。

引力碰撞

由於引力作用和圍繞共同質心的旋轉,星系間彼此靠得很近。星系之間的相互作用是很普遍的,特別是,當涉及到大型星系及其衛星時。

在其他情況下,如果星系直接面對母星系,很有可能會發生合併的情況。如果這兩個星系中有一個體型較大,那麼它可能會保持原形狀,但是,較小的星系可能將被分裂或被完全吸收,成為更大星系的一部分。

注意,這樣的碰撞並不罕見。例如,人們相信,仙女座曾與另一個星系碰撞過。此外,一些矮星系,如人馬座的矮星系,正在與銀河系發生碰撞並融合。

但是,正如我們前面提到的那樣,由於星體間的距離很遙遠,恆星或行星之間的物理碰撞是不可能的,所以「碰撞」這個詞並不是完全符合這個定義,換句話說,有時我們不應該按照字面意義來理解。

碰撞的後果

在碰撞中,大的星系會完全吸收小的星系,並將它們分開或撕裂。但是,當兩個大小類似的星系,例如,當仙女座星系和銀河系相遇時,就會形成一個巨大的橢圓星系。與此同時,螺旋結構將被破壞。

這種相互作用也能導致恆星的形成。在星系碰撞時,巨大的氫氣雲會被壓縮,從而導致引力坍縮。此外,每次碰撞都會使星系迅速老化,因為大部分氣體都會被轉換成恆星。

當巨大恆星發生類似的碰撞時,最年輕和最熱的恆星爆炸會成為超新星,只有那些年齡較大、較冷、生命周期較長的紅色恆星才會留在地平線上。這就是為什麼在巨大的橢圓星系中有大量的紅色恆星和一些小恆星活動的原因。

仙女座星系包含了大約1萬億顆恆星,銀河系中大約有3000億顆。

儘管存在這些令人難以置信的數字,但由於它們之間距離很遠,所以發生碰撞的可能性仍然很小。然而,每一個星系都有超大質量的黑洞,它們將會聚在新形成的星系團中心附近。

黑洞的這種融合,將把能量傳遞給恆星,這些恆星在數百萬年後將運行到更高軌道上。當兩個黑洞相距大約1光年時,它們將開始發出引力波,這些引力波會繼續輻射軌道能量,直到它們完全融合。

今天,星系間的碰撞是我們宇宙的一個共同特徵。但是,宇宙太大了,星系間、星體間的距離也太遙遠了,事實真是這樣嗎?有什麼依據呢?似乎這些問題是很難回答的。也正因為如此,天體物理學家常常在計算機上模擬了這一切,也許,這一切是真的。

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