銀河系的不平衡:存在奇特的氣體過剩現象
2019年11月04日11:32
這張圖顯示了氣體在銀河系中上升和下落的過程。利用哈勃的宇宙起源頻譜儀10年的數據,天文學家發現,進入銀河系的氣體多於離開銀河系的氣體。
這張圖顯示了氣體在銀河系中上升和下落的過程。利用哈勃的宇宙起源頻譜儀10年的數據,天文學家發現,進入銀河系的氣體多於離開銀河系的氣體。

  11月4日消息,銀河系中似乎存在某種不平衡。在一項新研究中,天文學家發現銀河系中出現了奇特的氣體過剩現象。

  利用美國國家航空航天局(NASA)哈勃太空望遠鏡10年的數據,天文學家團隊得出結論,進入銀河系的氣體要多於離開銀河系的氣體。不過,對於這種氣體進入和逸出的顯著不平衡,研究團隊還沒有找到背後的原因。

  研究人員使用的是哈勃宇宙起源頻譜儀(Cosmic Origins Spectrograph,簡稱COS)的數據。該儀器的作用是研究吸收或發射光的物體,並確定它們的溫度、化學組成、速度和密度等方面的信息,從而研究宇宙大尺度結構的起源、星系的形成和演化,以及恒星、行星與冷星系介質的起源。有了宇宙起源頻譜儀,研究人員就可以觀察和跟蹤星系中氣體的運動:當氣體遠離銀河系時,其顏色看起來更紅;當氣體靠近銀河系時,紅移和藍移效應會使其看起來就會更藍。

未來三個螺旋星系的軌道軌跡:藍色為銀河系;紅色為仙女座星系,也被稱為M31;綠色為三角座星系,也被稱為M33。一項基於歐洲蓋亞任務觀測數據的研究表明,銀河系和仙女座星系將在45億年後發生碰撞。
未來三個螺旋星系的軌道軌跡:藍色為銀河系;紅色為仙女座星系,也被稱為M31;綠色為三角座星系,也被稱為M33。一項基於歐洲蓋亞任務觀測數據的研究表明,銀河系和仙女座星系將在45億年後發生碰撞。

  研究人員發現,進入銀河系的“藍色”氣體比離開銀河系的“紅色”氣體要多。雖然研究人員還沒有找到這種不平衡的根源,但他們認為可能是以下三種原因之一造成的。

  首先,天文學家認為這些多餘的氣體可能來自星際介質。其次,研究人員在一份聲明中稱,銀河系正在利用引力從鄰近較小的星系中吸取氣體。此外,這項研究只考慮了較冷的氣體,研究人員認為,較熱的氣體可能也與這種不平衡有關。

  超新星和恒星風等事件會把氣體從銀河系的星系盤中推出來,導致氣體離開銀河系。與此相反,當氣體進入銀河系後,將有助於新恒星和行星的形成。因此,氣體的流入和流出之間的平衡對於調節恒星等天體在銀河系中的形成非常重要。

  研究報告的作者之一、德國波茨坦大學的菲利普·里希特(Philipp Richter)在聲明中說:“詳細研究我們所處的星系,可以為瞭解整個宇宙中的星系提供基礎。我們已經認識到,銀河系要比我們想像的複雜得多。”這項研究的結果將發表在近期的《天體物理學雜誌》(The Astrophysical Journal)上。

  銀河系與仙女座星系的碰撞

  一項研究表明,銀河系保持目前形態的時間可能會比一些天文學家認為的更久一些。根據一項基於歐洲蓋亞任務(Gaia)太空望遠鏡的觀測結果,銀河系將在45億年後,與螺旋星系仙女座星系之間發生大規模碰撞。此前一些天文學家曾預測,這場碰撞可能會更早發生,時間大約是39億年後。

  蓋亞任務科學家Timo Prusti 沒有參與這項研究,但他表示,這一發現對我們理解星系如何演化和相互作用至關重要。蓋亞任務於2013年12月啟動,目的是幫助研究人員創建有史以來最好的銀河系三維地圖。目前,蓋亞任務已經精確監測了大量恒星和其他宇宙天體的位置和運動,該團隊的目標是在任務週期內追蹤超過10億顆恒星。

  蓋亞任務關注的大多數恒星都在銀河系,但也有一些位於鄰近星系。在這項研究中,研究人員追蹤了銀河系、仙女座星系(M31)和三角座星系(M33)中的一些恒星。研究小組成員表示,這些鄰近的星系距離銀河系約250萬到300萬光年,有可能發生相互作用。

  “我們需要從三維視角來探索星系的運動,以揭示它們如何成長和演化,以及是什麼創造並影響了它們的特徵和行為,”研究第一作者、美國空間望遠鏡科學研究所的Roeland van der Marel在聲明中說,“我們利用蓋亞任務發佈的第二套高質量數據做到了這一點。”他指的是蓋亞任務在2018年4月發佈的一組數據。

  研究人員表示,這項工作確定了仙女座星系和三角座星系的旋轉速度,這是以前從未做過的。利用蓋亞任務的觀測數據,以及對檔案信息的分析,研究小組繪製出了仙女座星系和三角座星繫在過去歷史中的移動軌跡,並預測它們在未來幾十億年里可能的移動方向。

  研究團隊的模擬結果顯示,仙女座星系和銀河系相撞的時間要遲於原先預期,並表明這將是一次側面碰撞而不是正面碰撞。由於恒星之間的距離非常之遠,因此太陽系被星系合併破壞的可能性非常低。不過,對於45億年後地球上的任何生物(如果還存在的話)來說,這次撞擊肯定會讓夜空變得分外絢爛。

  蓋亞任務的主要設計目的是繪製銀河系內的恒星地圖,但這項研究表明,這個空間望遠鏡正在超越人們的預期,可以為我們瞭解銀河系以外星系的結構和動態提供獨特的見解。蓋亞任務對這些星系運動的觀測時間越長,測量結果就會越精確。這項研究發表在2019年2月的《天體物理學雜誌》上。

  值得一提的是,仙女座星系並不是銀河系撞擊的下一個星系:最近的一項研究表明,大麥哲倫雲和銀河系將在大約25億年後合併。不過,大麥哲倫雲本身就是銀河系衛星星系中最亮、質量最大的一個,與銀河系之間有一個相互作用的橋。大麥哲倫雲的質量遠小於銀河系,因此在穿過銀河系的過程中,有可能面臨被銀河系撕碎的命運。事實上,圍繞銀河系的衛星星系有100多個,它們任何一個都有可能穿過銀河系,甚至從太陽系附近穿過。幸運的是,這樣的碰撞發生概率很小,而且很可能是“擦肩而過”,而不是小行星撞擊地球那樣的硬碰撞。(任天)

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