誰才是本星系的最強王者呢?(下)

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昨天在規模、大小、質量和亮度幾個指標上,我們對銀河系與仙女星系進行了比較,結果銀河系處於完全被碾壓的狀態,不過我們不能就此灰心。打個比方來說,兩輛車放在這你比較什麼?比較車載系統可不可以聲控?可不可以觸屏?可不可以連手機?有沒有自主泊車?對於某些人來說,也許這些很帥很重要。但對於老司機來說,他們看重的是發動機、底盤、懸掛、避震系統這些汽車的靈魂所在。同樣的,對於星系來說,比較那些臭氧層幹什麼,咱直接比較星系的中央就行了,來一個正面硬剛。

要說這個星系的中央,那銀河系就只能給仙女星系發一個微笑的表情了。如果我們可以從上方觀看銀河系正面的話,我們就會發現一個星系棒,它含有一個古老的恒星系統,平均來說,這些恒星含有與我們的太陽大體相同的重元素豐度。而綜合考慮星系棒的形狀和恒星的運動之後,理論模型指出,這個星系棒是在自身引力之下,從一個早已存在的原星系盤中彎曲形成的,這個盤早在銀河系歷史的初期就已形成。隨著恒星的運動以及相互之間的引力作用,盤的中央區域演化成了一個扁平的、形似橄欖球的結構,最終形成了銀河系的中央星系棒。

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銀河系

現在的一個未解之謎是,作為一個純粹的盤狀星系,銀河系究竟是怎樣演化的。目前廣受支持的關於星系形成的理論是冷暗物質假說,該假說認為,星系的尺寸是通過並合暗物質的團塊而增長的。在早期宇宙中,這些暗物質團塊也含有氣體和恒星,最終由於引力的作用,這些暗物質團塊逐漸合併形成了星系。另外,這些團塊也促進了構築星系的產星爆,尤其是幫助構築了星系的核球。但是對於銀河系這樣的漩渦星系來說,一系列證據表明,核球似乎誕生於星系盤,來源於星系中央的超大質量黑洞,黑洞爆發的射流催動了恒星的誕生,核球並非來自於暗物質團塊的合併,關於這一點,我也不知道,總之就是,銀河系中央的星系棒那是十分牛逼的。

不過並不是所有的旋渦星系的中央都是一個巨大的星系棒,相比之下,仙女星系的核球就更像一個橢圓星系,質量約為銀河系核球的兩倍,在這其中,恒星的形成速率非常低。目前的觀測表明,星系的中央核球基本上就是兩大類型,一種是銀河系的星系棒,另一種便是仙女星系的超小橢圓星系。當然了也有極端的例外,比如著名的草帽星系M104,這哥們的中央就是一個巨大的圓形核球。

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仙女星系

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M104

除了中央核球之外,星系中央更無法忽略的便是黑洞了。雖然我們現在還不能直接觀測到黑洞的存在,但目前天文學家們已經發現了壓倒性證據,表明銀河系與仙女星系的中央都存在著特大質量黑洞。通過測量圍繞黑洞運轉的單顆恒星的速度,並利用開普勒定律,我們現在得知,銀河系中央黑洞約有420萬倍太陽質量。這黑洞的較量上,銀河系再次處於絕對下風,據估算,仙女星系的中央黑洞大約為1億倍太陽質量,約為銀河系中央黑洞的25倍。如此巨大的質量就表明,在仙女星系的幼年時期,它很可能屬於最宏偉壯觀的一類重量級宇宙巨人,這便是「類星體」。仙女星系的中央黑洞很可能曾在造就了星系核球的大量氣體燃料的供給下,在其生命最初的20億年中,放射出極其耀眼的光芒。

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類星體

不過,盡管仙女星系的中央黑洞的質量很大,但是除了一個由年輕恒星組成的小星團和少量氣體之外,仙女星系的中心區域卻非常平靜,而且它看起來也非常奇特,因為它似乎是雙重的。在可見光波段觀察仙女星系,其最明亮的光度峰值區,並不在黑洞以及我們上面所說的那個小型的年輕恒星星團所在之處,而是遠在5光年之外,理論模型指出,這個峰值區處於一個恒星組成的盤里,這個盤在圍繞著中央黑洞運轉。

與仙女星系不同的是,銀河系的中央區域有著活躍的恒星形成活動。最為典型的代表便是此區域中的「拱門星團」與「五合星團」,這哥倆都是由大質量、高光度的年輕恒星所組成的巨大星團。拱門星團擁有大約100顆質量高達100倍太陽質量的恒星,光度達到太陽的100萬倍以上。這些巨大恒星的年齡只有約200萬年。目前,它們是如何形成的仍是未解之謎,但可以確定的是,仙女星系中是沒有類似尺寸和如此年輕的中央區域星團的。

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拱門星團

除了壯觀的星團之外,銀心也是一處有著扭曲而複雜的磁場的區域,此外還有許多大質量的年輕恒星聚集在中央黑洞周圍。這些恒星的來源同樣是一個很深的謎團,因為中央黑洞周圍強大的潮汐力會阻止恒星的形成,而如果這些恒星是從別處遷移來的,天文學家也不清楚有什麼明顯的途徑可以在短期內將它們遷移至此。

總之在星系中央的較量中,雖然銀河系的黑洞再次完敗,但要論及星系中央的恒星數量、亮度與活躍程度,銀河系則處於絕對的優勢地位。

今天的最後我們再來比較一下兩大星系的產星速率。目前,銀河系與仙女星系都在以每年一顆的速率產生恒星。不過,這兩個星系似乎都正在經歷轉變,從活躍的有恒星形成的年輕漩渦星系,轉變為不活躍的、成熟的大質量星系。事實上,僅就目前來看,仙女星系的光也基本上都來自於年老的恒星,在那里,幾乎沒什麼恒星誕生於過去的1億年之內了。總的來看,銀河系的情況能稍微好一些,這主要是因為銀河系似乎有著比仙女星系多3倍的星際氣體,研究表明,仙女星系可能經歷過更強烈的相互作用,就比如昨天說到的其與M32星系的那次碰撞,這些活動使它耗盡了氣體儲備,或者其巨大的核球在它的幼年時期促使了更多氣體變為恒星。

好了終於編完了,我都不知道我自己說的什麼,不論現在誰是老大誰是老二,終極大碰撞的命運已是在所難免。屆時,兩大星系將會伸展出巨大的潮汐流,二者就好似如今的觸須星系與雙鼠星系一樣,變得極度扭曲。這場劇烈的星際大碰撞,將會點燃星系中所有的剩餘氣體,最終的結果便是在劇烈的產星爆中耗盡所有的氣體。

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觸須星系與雙鼠星系

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銀河系與仙女星系碰撞

在銀河系與仙女星系碰撞合併後,將會形成一個巨橢圓星系。在新誕生的橢圓星系的中心處,兩個甚至三個超大質量黑洞將翩翩起舞般互相繞轉。理論預言,兩個星系中的大量氣體會碰撞並流向中心,一個新的類星體將會閃耀上億年之久。如果人類能看到這場終極對決的話,他們也應該不大可能生活在地球上了,因為到那時太陽已經演變成了一顆紅巨星,也有可能,人類帶著地球一起流浪,畢竟有套房真心不容易,不能隨隨便便就不要了。

總的來看,將兩個星系進行比較,很不嚴謹也毫無意義,但至少我們可以借此對它們加深了解,銀河系與仙女星系都有著顯著的星系盤和相似的質量,它們擁有著極不相同的外觀,遺憾的是,我們對它們的起源和歷史仍然未能全部理解。我們只知道,這兩個星系競賽者,正在不動聲色地一路飛馳,從它們各自所處的宇宙角落,奔向命中注定的歷史性邂逅,共同敲響那屬於本星系群的迅猛的終聲。

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