星系碰撞

拼音：xīng xì pèng zhuàng

 【星系碰撞介绍】

碰撞原因

尽管星系常被认为是结构很稳定的天体，但是从天文学的时间尺度来讲，和星球之间的碰撞一样，星系之间的碰撞在星系演变过程中也是司空见惯的现象。由于星系中物质的分布比较稀疏，所以星系碰撞(galactic collision)并非一般意义上的碰撞，而是一种引力交互作用。

碰撞结果

星系碰撞的一种可能的结果，就是星系的合并。当两个星系发生碰撞，并缺乏足够动能来让自己在碰撞之后继续旅行时，它们就会彼此“坠”向对方，在无数次擦肩而过之后最终合并成一个星系。另一方面，假如参与碰撞的一个星系比另一个大得多，那么前者在碰撞后基本上能保持原样，而后者则被撕裂，成为前者的组成部分。显然，星系合并对原先两个星系的形状的影响比“大碰小”或“小碰大”要大一些。

 【发现星系碰撞】

2004年9月，欧洲XMM-牛顿天文台的天文学家们观测到了有记录以来规模最大的一次星团碰撞。在两个发生碰撞的星团中，其中一个由近千个子星系组成，另外一个中也包含有约300个子星系。两个星团均位于长蛇座，距离太阳系大约有8亿光年。不过星团间发生的碰撞可一点也不像公路上时常出现的汽车相撞事故：单个星体在星系总质量中所占的比重均非常微小，在发生碰撞时，它们会相互渗透、融合，并会聚成一个崭新的较大星团。在浩瀚的宇宙中，星系间发生碰撞的情况并不罕见，但像这次同时出现数百个星系相互渗透、碰撞区域绵延超过300万光年的情况还是头一遭。

【星系碰撞产物】

星系碰撞在宇宙中相当普遍，也是星系演化的关键。但星系碰撞带来的不是只有毁灭，还有新生!斯匹策望远镜的红外视力穿透层层尘埃与气体，观测到6800万光年外触须星系的恒星正被扯离轨道，旋臂也被拉碎。而触须星系中心正诞生着新的恒星。

最近几年，天文学家发现了一种极亮红外星系。1980年，美国、英国、荷兰合作发射的红外天文卫星首次探测到极亮红外星系的强烈红外辐射，它比银河系的红外辐射强100倍以上。天文学家估计，这些很亮的红外光是由于星系相互碰撞时，尘埃物质将碰撞中产生的新生恒星的光丛吸收并再辐射所致。哈勃空间望远镜在近3年的时间里对30亿光年内的123个极亮红外星系进行搜索，结果发现其中有30%有明显可见的多重合并。在这些宏伟壮观的多重碰撞中，科学家们看到了宇宙进化顺序中的最终阶段——小的碎片相互结合形成更大的天体。大量物质从星系的裂缝中出来，形成很长的队列，物质收缩形成的多重核挤在一起，有时还可以看到星系相互结合的“巢”。这一结果表明了宇宙早期的样子，那时的星系碰撞经常发生，因而诞生出许多新的恒星。

1990年4月24日，发射升空的哈勃太空望远镜向地球传送回编号为AM0644-741环状星系的独特照片，该星系位于南半球剑鱼星座方向距银河系约3亿光年的地方。看上去像一条钻石项链的AM0644-741星系由年轻而又非常炽热的恒星环组成，其直径为15万光年。该环状星系是由两星系碰撞而形成的，碰撞时其中一个星系恰好从另一个星系平面中穿过。巨大无比的引力冲击改变了星系的结构，迫使气团压缩并引起剧烈的恒星形成，大量年轻而又高温的天体组成了哈勃太空望远镜拍摄的浅蓝色项链。

环状星系是星系间碰撞触发大量恒星形成进而改变星系结构的生动范例。它们代表了一类特殊的碰撞，一个星系(入侵者)径直穿过另一个星系(靶子)的星系盘。在AM0644-741的这张照片中，由于视场太小而无法看到入侵者。

我们知道，星系就像一个个“恒星制造机”，在历经100亿年以上的漫长岁月中，从诞生之初的气体中不断地制造恒星。而在这些相互作用的星系中，恒星诞生的速度比普通星系快10倍以上。只需经过几亿年的时间，相互作用的星系中心附近就会诞生出许多新的恒星。

【中子星的碰撞】

2005年5月9日，美国航天航空局的一颗人造卫星观测到明显是从遥远星系传来的一次激烈的能量爆发，这是首次观测到的两颗中子星激烈的碰撞。这颗人造卫星名叫斯威伏特，它传来的信息很快被传达给地面天文工作者，随后展开了数小时紧张的分析研究工作。

中子星碰撞被用来解释一系列令人费解的巨型射线爆发，这些爆发被称为伽马射线爆发。天文学家们目前可以肯定“长爆发”，即历时几秒到几分钟的伽马射线爆发，是巨星燃尽，它们致密的核塌缩导致星体爆发并在形成黑洞的过程中产生的;而“短爆发”，即不足1秒的伽马射线爆发，产生的原因始终是个谜。

爆发信号强度很低，斯威伏特卫星只接收到11个光子，但是足够让地面望远镜判断出爆发源大致方位。若干小时之后，位于亚利桑那州基特峰，口径3.5米的WIYN望远镜，以及位于夏威夷莫纳克亚山，口径10米的“凯克1”号望远镜都在搜索区域内观测到了一个微弱的光斑，光斑位于一个距地球27 亿光年的星系边缘。

斯威伏特研究组的负责人内尔·基罗认为，观测到的光斑出现的位置正是天文学家预测可能观察到中子星碰撞的地方。然后，或许在数十亿年之后，两颗被挤出的中子星在短暂而激烈的碰撞中化为黑洞。

【碰撞导致黑洞转向】

在《科学》杂志上发表的一份报告指出，x形射电星系内存在能够突然翻转的大质量黑洞，这种现象可能是由于吸收了其他星系的黑洞而造成的。

大多数星系中都存在着特大质量的黑洞，其质量可达太阳质量的数百万或数十亿倍。人们认为其中最活跃的旋涡在吞噬气体和恒星时，会以可怕的速度进行旋转。吸入的物质旋转形成了一个向太空中强烈喷射能量的巨型盘状物。调查表明，大约7%的活跃的射电星系具有x形的，或者说是翼状的喷射流。天文学家认为，这些特征代表着中心黑洞的运动，与地球自转轴随时间的改变而移动的情况非常相似。

然而，最近某些翼状星系的高分辨率射电图像却显示，在一对喷射流向新方向偏转之处发生的变化是急剧的，而不是逐步的。美国新泽西州皮斯卡塔纬鲁特格斯大学的天体物理学家大卫·米瑞特和他的合作者、澳大利亚望远镜设备中心的射电天文学家罗恩·埃克斯指出：“它不得不翻转。”最可能的机制就是：在一次星系撞击中，另一个大质量黑洞到达了此处。根据他们的模型，一个质量至少达到其同伴质量20%的外来黑洞将会打破主要黑洞的平衡——无论它的转速有多快。

加州大学圣芭芭拉分校的天体物理学家思考特·哈格思是一项即将完成的独立分析项目的合作者，他得出了类似的结论：“如果没有另一个像黑洞那样大质量的物体撞击它，让质量极大的黑洞发生扭转确实非常困难。”米瑞特和埃克斯估计，一个典型的巨大星系每10亿年将会经历一次令黑洞翻转的撞击——这足以令宇宙中每年发生一次此类事件。

【星系碰撞后果】

在大多数情况下，星系碰撞不会直接发生，且只是损失一些星系外部的恒星，它们被强大的引力牵扯走，然后被抛掷到太空，留下星系内部的恒星浸淫在星系间的星海里。若碰撞直接发生，结果会很戏剧化：两个旋涡星系相撞，气体圆盘被强烈的震撼力驱逐到空间里，然后合并成更大更亮的星系，即形成一个不具气体物质的椭圆星系。宇宙中的棒漩星系、不规则星系都是几个星系碰撞或相互影响的产物。小星系呈旋涡状逐渐坠向最大的星系，直到被大星系“吞噬”掉为止，这些大星系则变得愈来愈大，继续吞食比它们小很多的星系。

天文学家通过观测星系的相撞，预示了人类所居住的银河系死亡时的可能情景。距我们银河系220万光年的仙女座星系，是距我们最近的一个星系。而且是唯一可以用肉眼看到的螺旋状星系。仙女座星系正一步一步地向我们逼近。科学家预测，银河系将在大约30亿年后同仙女座星系开始“亲密接触”，并用十亿年的时间融为一体。但是我们所在的太阳系并不会受到干扰，因为即使在星系中恒星之间的距离也十分遥远，并不会像我们想象中的那样发生碰撞。

【星系碰撞奇观】

2007年8月7日消息，据美国《生活科学》网站报道，美国天文学家近日宣称，他们最近借助“斯皮策”太空望远镜成功观测到四个巨大的星系团相互发生碰撞，并合并成一个人类迄今为止观测到的最大规模的星系。

根据观测结果，这四颗巨大的星系至少有银河系那么大，每个星系包含了数十亿颗恒星。天文学家预测，四星系碰撞后将最终合并成一个单一的巨大星系，质量大小约为银河系的10倍。

哈佛—史密森天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的研究小组成员Kenneth Rines表示，“如果这四个星系碰撞合并完成，产生的新星系将是迄今为止发现的宇宙最大的星系之一。”在《天体物理学》杂志上，天文学家们公布了他们的这项最新观测成果。

Rines解释了此次星系碰撞过程，“我们知道的大多数星系合并通常类似于紧凑型轿车碰撞的场景。而这次我们观测到的则好比四辆挖土卡车猛烈撞击，致使灰土四处扬起。”宇宙中星系碰撞是极为常见的现象。

此次星系碰撞星系团，编号为CL0958+4702，距离大约50亿光年。天文学家利用安装在“斯皮策”太空望远镜上的红外摄谱仪，观测到包含四个水滴形状的椭圆星系团发出罕见的扇形羽状光。这四个星系中的三个有银河系那么大，另一个大小则相当于银河系的三倍。在星系碰撞期间，抛射出了数十亿个较老的恒星，最终将有一半的恒星重新形成一个新的星系团。

【最美的碰撞】

由NASA斯必泽空间望远镜拍摄的照片，两个银河系星系排列成两个动感的光圈，看上去就像是化装舞会上的妖艳面具。

神秘的冰蓝“眼睛”

在这张红外线照片上，人们可以看到，在绚丽夺目的红色面具下，藏着两只冰冷的蓝“眼睛”。其实，这两只“眼睛”是两个正在合并的星系的中心，NASA的科学家将它们分别命名为NGC 2207和IC 2163。很有意思的是，这两个星系最近刚刚相遇，就开始像一见钟情般开始绕着对方飞速旋转。

在红色“面具”上，点缀着许多璀璨的蓝色“钻石”，那是由许多新生星体的尘埃所组成，这种被天文学家称之为“珠链”的现象据悉是第一次在NGC 2207和IC 2163这两个星系出现。