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100亿光年外,科学家发现星际大战遗迹,星系被轰出1.7万光年巨洞

提到“宇宙”你会想到什么?可能大部分人首先会想到壮美和浩瀚,而很少人会知道,在壮美和浩瀚的表象之下,其实还隐藏着一个极为重要的客观本质——“运动”和“变化”。

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在大部分情况下,我们看到的宇宙似乎都是“静止”和“平衡”的,但这其实是一种很主观和短暂的认知,因为在足够长的时间尺度上看,宇宙万物生息交替此起彼伏,没有任何一种事物能够保持永远的静止。

比如在微观世界中,质子和中子在原子核内不断运动,电子和原子核又在原子中不断运动,而无数的原子又在分子中不断运动,这才构成了世间的一切。

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而在肉眼可见的宏观世界中,地球围绕着太阳运动,太阳系围绕着银河系中心运动,而银河系又围绕着引力更强大的引力源运动,这一级一级的环环相扣,塑造出了一个又一个相对稳定的宇宙大尺度结构。

当然,就像前文所说的那样,宇宙中没有绝对的平衡,所有的稳定只是相对的,所以当我们聚焦到某个星系或某个天体时,就会发现在引力的作用下,它们之间相互远离、相互接近甚至是相互碰撞,都是极为常见的事情。

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银河系和仙女座星系的史诗碰撞

比如我们所在的银河系就将会在40多亿年后,成为一起碰撞事件中的“主角”之一,而另一个主角是距离我们254万光年的仙女座星系。

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仙女座星系是银河系附近最大的星系,它其中至少包含了10000亿颗恒星,而我们所在的银河系中仅有3000亿颗恒星。

它是怎么被发现的?

20世纪初,科学家们发现了造父变星具有一个神奇的特性,那就是它的光变周期和自身的亮度存在很强的相关性,因此通过测量光变周期就能够知道本征亮度,再通过亮度和距离的平方就能够知道它的距离。因此,造父变星成为了宇宙中一把天然的标尺。

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1923年,哈勃在观测位于仙女座星系的造父变星时,意外发现它到地球的距离竟然超过了银河系尺度,从而打破了银河系大小等于宇宙大小的固有认知。

1929年,哈勃提出了哈勃定律,指出星系在不断远离我们,这意味着宇宙并不是绝对静止的状态,而是在不断的膨胀。

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但凡事总有例外,在实际观测中科学家们发现,并不是所有星系都在远离我们,比如仙女座星系不仅没有远离,甚至还以110千米/秒的速度向银河系中心疾驰而来,这也就意味着二者未来可能会相撞。

最终确定会相撞

众所周知,在同一条公路上,两辆车相撞的概率还是挺大的,这是因为同一条公路可以看作一维空间,假如在能够任意驰骋的大草原上,两车相撞的概率就会变低很多,而当大草原变成上下左右都能够触及的三维空间,碰撞的概率就又会低非常多。

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要知道,仙女座星系距离地球足足有250多万光年,如此庞大的空间上任何一点细小偏差都会导致结果出现巨大的偏差,因此刚开始许多科学家都不认为二者会相撞,这概率实在太低了。

而真正确定他们会相撞的是天文学家罗伊兰德·范德·马雷尔(Roeland van der Marel)和桑姆·托尼·孙(Sangmo Tony Sohn)等人。

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罗伊兰德·范德·马雷尔

2002~2010年间,他们利用哈勃望远镜进行了长时间的观测,并且对仙女座星系不同的区域进行了更加详细的计算,结果证明二者必然会发生碰撞,并且将相撞合并后的星系称为“ Mikodeda”(两个星系英文名称的结合)。

2015年5月,《自然》杂志刊载了他们的研究成果,并用动画还原了这场发生在40多亿年后的史诗级碰撞。

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从地球上看,我们会发现仙女座星系逐渐变大,原本微弱的星光会变得越来越耀眼,之后它会和银河系擦肩而过,然后在20亿年之后再次回头拥抱银河系,最终融合成一个巨型椭圆星系。

需要注意的是,宇宙中并非所有的星系融合都如此的“和谐”或者说“温和”,因为碰撞结果和两个星系的相对速度有关,所以有时候两个星系碰撞产生的结果不是融合,而是其中一方被彻底摧毁。

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2020年5月25日,《自然-天文学》杂志刊载了一项研究,一个来自澳大利亚的科学团队在宇宙中发现了“星际大战”遗迹,该遗迹产生于两个星系的碰撞,其中一个被轰出了直径约1.7万光年巨洞,直接从圆盘状变成了圆环状。

这个悲惨的环状星系编号为“R5519”,距离地球约108亿光年,它是人类在宇宙中发现的第一个“碰撞环星系”。

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科学家怎么知道巨洞不是自然形成的,而是被撞出来的呢?

通常情况下,星系中的恒星分布都是有规律的,中间区域一般恒星密集,然后越往外恒星的密度就越低。

在刚开始发现“R5519”时,科学家们就注意到它的结构很奇怪,因为几乎所有的恒星都集中在外围区域,中间出现了一个直径约1.7万光年空洞。

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这种极为反常的情况,让科学家们怀疑它曾受到过某些外力影响,而在后续的观察研究中,科学家们发现“R5519”中恒星的形成速度至少是银河系的50倍,从而证实了这个猜想。

为什么?

众所周知,恒星诞生于分子云中,是分子云致密区坍缩而成,而分子云坍缩并不是它想坍缩就坍缩的,它需要借助外力才能够打破原先的平衡,继而开启坍缩的过程。简单来说,它需要临门一脚。就像太阳形成时,它的临门一脚就是不远处发生的某次超新星爆发。

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“R5519”中恒星超快的形成速度,说明它曾经受到过外力影响,并且这次的外力影响还非常的大和广。在人类能够想到的所有宇宙事件中,只有星系之间的“大战”才能够造成如此大的影响。

最后,科学家们指出,“R5519”应该是遭到一个运动速度极快星系的猛烈撞击,这次撞击带走了带走了它中间区域的部分物质,这才形成了我们今天看到的特殊环状星系。

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看到了“R5519”的悲惨下场,可能很多人会因此担心银河系,其实这种担心是非常多余的,就像上文所说的那样,它们俩的撞击过程是很温和的,与其说是“撞击”,不如说是另类的融合。

在这种情况之下,对于地球、对于太阳系的影响非常有限。如果届时人类还在银河系中活动,可能甚至根本就感受不到这次的撞击。

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