银河系的不平衡:存在奇特的气体过剩现象

2019-11-09 | 见丰网
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银河系的不平衡:存在奇特的气体过剩现象

北京时间11月4日消息,银河系中似乎存在某种不平衡。在一项新研究中,天文学家发现银河系中出现了奇特的气体过剩现象。利用美国国家航空航天局(NASA)哈勃太空望远镜10年的数据,天文学家团队得出结论,进入银河系的气体要多于离开银河系的气体。不过,对于这种气体进入和逸出的显著不平衡,研究团队还没有找到背后的原因。

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这张图显示了气体在银河系中上升和下落的过程。利用哈勃的宇宙起源频谱仪10年的数据,天文学家发现,进入银河系的气体多于离开银河系的气体。

研究人员使用的是哈勃宇宙起源频谱仪(Cosmic Origins Spectrograph,简称COS)的数据。该仪器的作用是研究吸收或发射光的物体,并确定它们的温度、化学组成、速度和密度等方面的信息,从而研究宇宙大尺度结构的起源、星系的形成和演化,以及恒星、行星与冷星系介质的起源。有了宇宙起源频谱仪,研究人员就可以观察和跟踪星系中气体的运动:当气体远离银河系时,其颜色看起来更红;当气体靠近银河系时,红移和蓝移效应会使其看起来就会更蓝。

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未来三个螺旋星系的轨道轨迹:蓝色为银河系;红色为仙女座星系,也被称为M31;绿色为三角座星系,也被称为M33。一项基于欧洲盖亚任务观测数据的研究表明,银河系和仙女座星系将在45亿年后发生碰撞。

研究人员发现,进入银河系的“蓝色”气体比离开银河系的“红色”气体要多。虽然研究人员还没有找到这种不平衡的根源,但他们认为可能是以下三种原因之一造成的。

首先,天文学家认为这些多余的气体可能来自星际介质。其次,研究人员在一份声明中称,银河系正在利用引力从邻近较小的星系中吸取气体。此外,这项研究只考虑了较冷的气体,研究人员认为,较热的气体可能也与这种不平衡有关。

超新星和恒星风等事件会把气体从银河系的星系盘中推出来,导致气体离开银河系。与此相反,当气体进入银河系后,将有助于新恒星和行星的形成。因此,气体的流入和流出之间的平衡对于调节恒星等天体在银河系中的形成非常重要。

研究报告的作者之一、德国波茨坦大学的菲利普·里希特(Philipp Richter)在声明中说:“详细研究我们所处的星系,可以为了解整个宇宙中的星系提供基础。我们已经认识到,银河系要比我们想象的复杂得多。”这项研究的结果将发表在近期的《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上。

银河系与仙女座星系的碰撞

一项研究表明,银河系保持目前形态的时间可能会比一些天文学家认为的更久一些。根据一项基于欧洲盖亚任务(Gaia)太空望远镜的观测结果,银河系将在45亿年后,与螺旋星系仙女座星系之间发生大规模碰撞。此前一些天文学家曾预测,这场碰撞可能会更早发生,时间大约是39亿年后。

盖亚任务科学家Timo Prusti 没有参与这项研究,但他表示,这一发现对我们理解星系如何演化和相互作用至关重要。盖亚任务于2013年12月启动,目的是帮助研究人员创建有史以来最好的银河系三维地图。目前,盖亚任务已经精确监测了大量恒星和其他宇宙天体的位置和运动,该团队的目标是在任务周期内追踪超过10亿颗恒星。

盖亚任务关注的大多数恒星都在银河系,但也有一些位于邻近星系。在这项研究中,研究人员追踪了银河系、仙女座星系(M31)和三角座星系(M33)中的一些恒星。研究小组成员表示,这些邻近的星系距离银河系约250万到300万光年,有可能发生相互作用。

“我们需要从三维视角来探索星系的运动,以揭示它们如何成长和演化,以及是什么创造并影响了它们的特征和行为,”研究第一作者、美国空间望远镜科学研究所的Roeland van der Marel在声明中说,“我们利用盖亚任务发布的第二套高质量数据做到了这一点。”他指的是盖亚任务在2018年4月发布的一组数据。

研究人员表示,这项工作确定了仙女座星系和三角座星系的旋转速度,这是以前从未做过的。利用盖亚任务的观测数据,以及对档案信息的分析,研究小组绘制出了仙女座星系和三角座星系在过去历史中的移动轨迹,并预测它们在未来几十亿年里可能的移动方向。

研究团队的模拟结果显示,仙女座星系和银河系相撞的时间要迟于原先预期,并表明这将是一次侧面碰撞而不是正面碰撞。由于恒星之间的距离非常之远,因此太阳系被星系合并破坏的可能性非常低。不过,对于45亿年后地球上的任何生物(如果还存在的话)来说,这次撞击肯定会让夜空变得分外绚烂。

盖亚任务的主要设计目的是绘制银河系内的恒星地图,但这项研究表明,这个空间望远镜正在超越人们的预期,可以为我们了解银河系以外星系的结构和动态提供独特的见解。盖亚任务对这些星系运动的观测时间越长,测量结果就会越精确。这项研究发表在2019年2月的《天体物理学杂志》上。

值得一提的是,仙女座星系并不是银河系撞击的下一个星系:最近的一项研究表明,大麦哲伦云和银河系将在大约25亿年后合并。不过,大麦哲伦云本身就是银河系卫星星系中最亮、质量最大的一个,与银河系之间有一个相互作用的桥。大麦哲伦云的质量远小于银河系,因此在穿过银河系的过程中,有可能面临被银河系撕碎的命运。事实上,围绕银河系的卫星星系有100多个,它们任何一个都有可能穿过银河系,甚至从太阳系附近穿过。幸运的是,这样的碰撞发生概率很小,而且很可能是“擦肩而过”,而不是小行星撞击地球那样的硬碰撞。(任天)

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【责任编辑:阿诺】
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