254萬光年外,仙女星系被發現吞噬2星系,目前正奔赴銀河系

天空之城 2022/11/22 檢舉 我要評論

在宇宙中,天體之間的碰撞是一件常事。雖說機率不高,但宇宙天體不計其數,因此彼此之間的碰撞時有發生。

尤其是星系之間,經常會出現碰撞的現象。包括我們銀河系在內,也曾經與許多鄰近的星系合為一體。不過,當兩個碰撞的星系之間尺寸相差太大時,我們通常喜歡將其描述為大星系對小星系的吞噬。

在距離我們大約254萬光年外,就有一個星系經常吞噬周邊的小星系,它就是仙女星系。仙女星系是本星系團最大的星系,直徑達22萬光年,比銀河系大得多。

《皇家天文學會月刊》上即將發表一篇最新的論文,來自悉尼大學的Geraint Lewis等人最近又發現了兩次仙女星系吞并周圍星系的事件。雖說這些事件的發生時間極其久遠,但憑借著星系內的球狀星團,他們還是找到了仙女星系的「作案證據」。

球狀星團是一種特殊的天體結構,通常包含幾千甚至幾十萬顆恒星,并且彼此之間比較密集,整體結構呈球狀。這里的恒星都是形成于同一片星云,所以包含的元素基本相同。并且它們通常都是年齡有100億歲甚至更古老的恒星,可以記錄遙遠的歷史。

在銀河系內,已經有差不多150個球狀星團被發現,還有許多尚未被發現。不僅是銀河系,其他星系內也都存在球狀星團。這種星團通常分布于星系暈中,和它相對應的疏散星團,則主要分布在星系盤中。

Lewis等人在仙女星系中發現了一些球狀星團,這些星團之間的金屬性相同,也就是包含的化學元素基本一致。然而,它們的金屬性卻比附近其他的恒星要低一些。

在天文學上,除了氫和氦之外,其他的化學元素都被稱為金屬元素。這是因為大爆炸后形成的元素只有氫和氦,其他元素是在第一批恒星死亡后才出現的。新發現的球狀星團內的金屬性比較低,意味著其中恒星形成的時間比仙女星系內其他恒星要更早,也意味著它們很可能并不是形成于仙女星系內部。

他們將這些球狀星團統稱為Dulai結構,該結構包含10~20個球狀星團。研究人員之所以起這個名字,是因為目前的數據還無法讓他們完全確認它們球狀星團集合的身份,不能肯定它們是不是必然來自同一個星系。只能說它們有很大的可能性是有關聯的球狀星團,所以研究人員以這樣的方式對它們進行研究。

它們不僅金屬性和仙女星系的其他恒星不同,而且運行軌跡也有所不同,這也增加了它們來自其他星系的可能性。與此同時,該結構的軌道軸線與最近利用仙女星系外暈中的一個球狀星團子群確定的較年輕的吸積事件的軌道軸線高度相關,也暗示著星系碰撞的發生。

研究人員推測,這一次星系碰撞應該發生在距今50億年前。那個時候,太陽系都還沒有形成。如果他們的分析沒有錯誤,那麼當初融入仙女星系的那個星系大約有太陽質量的1000億倍。這個質量也已經很驚人了,要知道,銀河系最大的衛星星系、本星系團第四大星系——大麥哲倫星系,算上暗物質的總質量也只比它多一點。

Lewis等人描述說:Dulai結構看起來就像是盛宴后倒在一起的混亂的食物殘渣。它其實是一個包含著充滿活力的星團的暗流,Dulai這個詞就是威爾士語里暗流的意思。它展示了星系碰撞中大星系所具備的統治力,以及對小星系內部球狀星團的吞噬效果。

除了Dulai結構之外,研究人員還發現了另一組球狀星團。該結構的球狀星團數量稍微少一些,但同樣表現出了特殊性。研究人員進一步分析后認為,這些星團應該是來自距今100億-80億年前的一次星系碰撞事件。

目前,研究人員只有化學元素和運動模式這兩個維度來證明這些球狀星團的身份,但未知因素還有很多。他們希望能夠對這些球狀星團和我們之間的距離進行探測和分析,這有助于科學家了解這些球狀星團的歷史,以及仙女星系吞噬它們的過程。

不僅是仙女星系,在最近100億年的時間里,宇宙中星系碰撞的事件時有發生,光是人類觀測到的事件就有很多。

比如哈勃太空望遠鏡拍攝的著名宇宙圖像——Arp 248,就清晰地展示了兩個星系碰撞過程中的相互作用,引力將星系內的物質拉扯出來,形成連接二者之間的橋梁,看起來很壯觀。

另外還有諸如詹姆斯·韋布太空望遠鏡前幾個月剛剛拍攝的斯蒂芬五重星系,其中也有幾個星系處于碰撞的過程中。

包括我們的銀河系在內,也經歷過多次星系碰撞與合并,才成長到今天這個大星系的。那麼,銀河系吞并小星系的過程和仙女星系是否相同呢?或者二者之間有什麼區別?不論是哪一種可能性,我們都需要對仙女星系的吞噬過程進行觀測和研究才可以得到答案。

我們知道,仙女星系目前正在向銀河系靠近,在30億-40億年后,它就會撞上銀河系。我們的銀河系雖然憑借本星系團內第二大體型吞噬過許多小星系,但在仙女星系面前,就只能淪為被吞噬者了。

或許到了那一天,太陽系也會隨著銀河系一起被仙女星系吞噬,或許這樣的研究能告訴我們屆時太陽系會有怎樣的命運。

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