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本星系群的恩怨情仇,银河系 VS 仙女座星系,巅峰之战已经开始?

发布于 2024/06/15 17:48 36浏览 0回复 8,084

在浩瀚无垠的宇宙中,星系如同行走江湖的侠客。它们有些似少年豪侠,初露峥嵘;有些已隐居多年,但暗藏锋芒;还有些则成为了一代宗师,雄霸四方。光年之外,无数侠客刀光剑影,而今天要讲的,便是发生在我们本星系群中的江湖纷争。

【第一章・人在江湖】

很久很久以前,在一个与世隔绝的遥远地方,那里没有时间也没有空间。突然,一场“爆炸”打破了平静 —— 宇宙诞生了!这场“爆炸”不仅炸出了宇宙所需的一切,同时也诞生了“空间”和“时间”。此时宇宙中的“物质”还只是一团“热气”,但随着空间的膨胀,这些“气体”逐渐冷却下来,形成了以氢、氦这些轻元素为主的物质。直到今天,这批轻元素依然是构成星系的基础材料。

与此同时,一种神秘的材料也随之诞生。它看不见摸不着,但却有着无法忽视的强大引力。没错,它就是暗物质。起初,在某种随机扰动下,一些地方的暗物质开始自发地聚集起来,形成了一个个“暗物质团块”。在这些团块的吸引下,那些基础材料纷纷向其靠近。

随着材料越聚越多,这里开始变得拥挤。对“高冷”的神秘暗物质来说,这里虽然拥挤但大家依然会保持一定距离,并不会贴贴(缺少电磁相互作用)。但是构成基础材料的普通物质就不一样了,在电磁力和强力的作用下,这些普通物质不光能紧紧贴在一起,有些甚至会直接合体,引发核聚变!此时,星系的细胞 —— 恒星诞生了。随着时间的推移,各种各样的“细胞”不断形成并相互聚集,于是一个个星系被孕育了出来。几乎每一个星系,打诞生之日起就自带一副厚重的暗物质盔甲,可谓天生战士圣体。

随着越来越多的星系侠客出现,江湖开始变得热闹起来。这些刚出道的星系中,有一类被称为类星体,他们天生体格健硕,拥有一颗强大的心脏(星系中心超大质量黑洞),属于万中无一的练武奇才。这类星系的成长道路可谓平步青云,很快便能成为一代大侠,名扬四海。

然而与之相比,更多的星系则是平平无奇,刚出道的他们只能甘做小弟,在不断的历练中慢慢成长。江湖中,星系之间冲突摩擦不断。在一场场血雨腥风的厮杀中,有些星系被撕成了碎片,从此在江湖中销声匿迹;而有些则通过缴获对方的战利品(星系物质),不断壮大自己的势力。

日月如梭,转眼上百亿年过去,如今的宇宙早已不像当年那样血雨腥风。但“有人的地方就有江湖”,这样的事情如今在宇宙的一些地方仍在不断上演。比如那些形态各异的不规则星系,它们呈现的便是星系之间相互厮杀的惨烈场面。

不过整体来说,如今的江湖已经初具秩序。一些高手凭借自身实力,吸引了一众追随者,并成立了各自的帮派(星系团 / 星系群)。但宇宙之大,不凡有些地方仍然群龙无首,依然各自为营,今天要讲的本星系群便是其中一处。

本星系群原本藉藉无名,它只是室女座超星系团中一处人迹罕至的偏远之地。方圆 1000 万光年内,这里仅坐落着几十户人家(星系)。虽然人口不多,但这里的人无不想出人头地,故事就从这里的一位少侠说起。

【第二章・只手遮天】

这位少侠代号“M33”,江湖人称“三角座星系”。该星系直径 6 万光年,体内蕴藏大约 400 亿颗星辰,并且多为年轻恒星。只见他手持长剑不停地旋转挥舞,炽热的火焰璀璨夺目,彰显出少侠无尽的活力与英勇。

虽然三角座星系属于 SA 型螺旋星系(中心是球形),但该核球并没有明显的隆起。根据天文学家观测,该星系可能没有中心黑洞,至少没有超大质量黑洞。然而令人诧异的是,在这么一个不起眼的核球处竟然有着本星系群最亮的 X 射线源。难道这就是他年纪轻轻就所向披靡的独门秘籍?

如今的三角座星系周围还保留着上一场战斗留下的痕迹,那是几条中性氢流和恒星流构成的血迹,连绵几十万光年。能够重创三角座星系,想必对方也是有着非凡实力的狠角色。究竟对方是何许人也,我们先按下不表。总之,那场较量让三角座星系明白什么叫做“人外有人,天外有天”。经此一战,三角座星系明面上已俯首称臣,但是暗地里却在悄悄运气,没准想伺机报复。

如果说三角座星系是初露锋芒的少侠,那么银河系则称得上是远近闻名的大侠。银河系自小行走江湖,经历了上百亿年的打打杀杀,如今的他已从“小弟”逐步登上了“大哥”的位置。

经过百亿年的历练,今天的银河系已然成熟稳重。虽然内心藏着一颗 400 万倍太阳质量的黑洞,但它已不像当年那么容易冲动。和 SA 型星系的球状核心不同,银河系的核心呈现棒状结构,因此也叫“棒旋星系(SB 型)”。多条旋臂挥舞着手中的武器,吓得周围一众喽啰不敢轻易靠近。于是,凭借着十几万光年的魁梧身材,方圆百万光年内,银河系早已独霸一方。

然而靠着多年的战斗经验,银河系敏锐地察觉到,就在两百万光年外,一股杀气正在步步逼近。这股杀气的源头是一个比银河系更狠的角色,也是那个重创三角座星系的狠角色 —— 代号“M31”的“仙女座星系”。

提起仙女座星系,本星系群中可谓无人不知,无人不晓。这位“大姐大”一路成长起来并取得今天的地位,这中间经历的磨难可谓一言难尽。

仙女座星系从小就流露出一副桀骜不驯的姿态,自打独自闯荡江湖的那天起,她对每一个靠近自己的矮星系都十分冷酷:要么屈膝投降,要么灰飞烟灭,可谓“顺我者昌,逆我者亡”。就这样,仙女座星系一路过关斩将,很快便成长为一个拥有上万亿颗恒星的庞大星系。此后任何星系想要近其身,都得先掂量掂量自己的斤两。

仙女座星系能有如此实力也得益于她那颗强大的“心脏”—— 一个超过一亿倍太阳质量的中心黑洞。虽然这颗心脏和银河系类似,已失去往日的活力,但它仍然确保了仙女座星系在江湖中的实力和地位。

从远处望去,仙女座星系身材健硕,双手各持一柄弯刀(两条主旋臂)不断向四周挥舞。旋臂上布满了炽热的恒星和璀璨的星云,它们宛如纹身,昭示着仙女座星系曾经辉煌的战绩。如今的她派头十足,手下追随者(卫星星系)众多,其中最出名的便是她的“左膀右臂”——M32 和 M110 星系。

M32 是一个拥有数十亿恒星的小椭圆星系,也叫矮椭球星系。不像“大姐大”那样拥有炫丽的臂膀,M32 的外表圆润、光滑,看起来柔柔弱弱。他里面多是些古老的黄色、暗红色恒星,几乎没有气体和尘埃,所以也没有什么新恒星形成。然而仔细看你会发现,M32 并非标准的椭圆星系,他似乎有着一个暗淡的外盘,这不禁让人回想起发生在他身上的一段往事。

【第三章・龙争虎斗】

时间倒回到 50 亿年前,当时的本星系群尚处于混战阶段。除了银河系和仙女座星系这两位实力选手外,还有一位仁兄也风头正盛,很快便从一众小兄弟中脱颖而出,他便是今天 M32 的前身 ——M32p。凭借自己的实力,M32p 曾一度神挡杀神佛当杀佛,可谓战无不胜。

然而胜利终究还是冲昏了头脑,自信爆棚的 M32p 未等时机成熟便前去挑战“大姐大”仙女座星系。转眼间,趁其不备,M32p 直接向仙女座星系的“心脏”刺去。只见仙女座星系不慌不忙,一招“浑元形意太极拳”,用化劲瞬间卸掉了对方的力量。没想到自己的招数被轻易化解,M32p 先是大吃一惊,然后立马调转枪头准备杀个回马枪。经过一番(30 亿年)贴身肉搏,仙女座星系凭借自身的力量优势(潮汐力),把 M32p 浑身上下撕得没一块好肉,鲜血(恒星及星际物质)染遍了仙女座星系一身。

看着自己残破的身躯,只剩核心部位的 M32p 终于意识到实力的差距,他只能祈求对方手下留情。于是,仙女座星系不再与其计较,并将其纳入麾下。从此,M32p 化身 M32,一直追随在仙女座星系左右。

作为麾下的另一员猛将,M110 也是一个矮椭球星系,个头略胜于 M32。但与 M32 不同的是,M110 和三角座星系有些类似,可能没有中心黑洞,它更像是一个没有“心脏”的“幽灵战士”,经常出其不意地干掉一个个对手。

当初,M110 并未与仙女座星系直接交手,因为他远远就感受到了仙女座星系散发出的腾腾杀气,因此不敢轻举妄动。可能是意识到了自己与对方的实力差距,M110 只是远远试探了几下便甘拜下风。于是乎,仙女座星系的手下又多了一员大将。

花开两朵,各表一枝。相较于身经百战、善于以柔克刚的仙女座星系,银河系的脾气更为暴躁,手段也更为残忍,一旦交起手来通常直接下死手,毫不留情,这点从他身上挂的那些矮星系残骸就能看出。

比如像是人马座矮椭球星系、大犬座矮星系。尤其是这个大犬座矮星系,因为他距离银河系最近,离银心只有 4 万光年,完全属于贴脸输出了。那银河系岂能容他嚣张,只见银河系双手用力一扯,大犬座矮星系立马就被撕成了碎片,内脏(星团)混着鲜血(星际气体)漫天飞舞。于是此后大犬座矮星系成为了一个不规则星系,甚至都不能被称作为“星系”,而应该叫“大犬座高密度区”。

像这样的交手,银河系早就习以为常。能取得今天的江湖地位,类似的交战已不计其数。但在所有的交战中最为人津津乐道的,还得说是 100 亿年前那场“封神之战”。

当时的江湖仍处于动荡不安的年代,弱肉强食的景象随处可见。某天,一个与银河系体量相当的年轻星系(GSE 星系)前来挑战。此人虽然不及银河系魁梧,但他出招快如闪电,说话间趁银河系不注意,便从逆行轨道切入偷袭。虽然银河系一个大意没有闪,但是凭借自身的绝对实力,很快他便取得了主动权。

几个回合过后,年轻人已是遍体鳞伤,内部的一些星团也被撕扯掉落。只见银河系瞅准时机,一个马步向前手起刀落,顿时鲜血(恒星、气体等)如泉水般喷涌而出,洒满了银河系全身。待银河系缓缓将头抬起,对方整个星系已被一分为二。果然在绝对力量面前,任何技巧都形同虚设。

这次交手对银河系来说一方面收获颇丰,不但把对方 50 亿太阳质量的恒星据为己有,同时也把对方那厚重的盔甲(暗物质)收入囊中;而另一方面,这场战斗也奠定了银河系此后百亿年的江湖地位。

在“一战封神”之后,银河系面对的大多是些虾兵蟹将。慢慢地,他的火爆性格收敛了许多,与人交手也改成了太极拳那种刚柔并济的招式。

就在前两(亿)年,两位职业杀手还携手前来挑战银河系。他们就是“杀手排行榜”第二,斧头帮见了都得夸句“专业人士”的大小麦哲伦星系。

两位杀手很快便摆好架势,双双围绕银河系不断走位,伺机寻找进攻机会。反观银河系,只见他气定神闲,始终保持一副“以不变应万变”的姿态。终于,大麦哲伦(LMC)找准机会迅速出手,可没想到却被银河系一个侧身轻松躲闪。不但如此,一招“借力打力”更让身边的小麦哲伦(SMC)承接了这波伤害。

几番互动下来,大小麦哲伦纷纷口吐鲜血。这些血液被甩成了一条长达数十万光年的血迹,而它便是今天我们看到的“麦哲伦流(Magellanic Stream)”。

无论是银河系还是仙女座星系,一番龙争虎斗之后,他俩已经在本星系群中各自独霸一方。虽然一切看似平静,但江湖上已早有传闻,仙女座星系和银河系之间注定会有一场巅峰之战。

【第四章・猛龙过江】

从体量上来看,仙女座星系至少有银河系的两倍。如果双方交手的话,理论上仙女座星系肯定占据一定优势。不过银河系也不是吃素的,光他那一众小弟(卫星星系)就比仙女座星系更多。不过当下来说,即使双方有意一决高下,但两人相隔 200 多万光年,所以一时半会儿想打也打不起来。

可是不久之后天文学家发现,仙女座星系的光谱存在明显的蓝移现象,这说明她的确将银河系视为了她的下一个对手,并且已经在以每秒上百公里的速度向银河系冲来。看来“巅峰之战”在所难免,时间预计就在大概 40 亿年后。

不过也有人认为:蓝移只能说明仙女座星系在正对我们的视向方向上有靠近迹象,但她有没有在横向上移动,我们并不清楚。可能人家并不是奔着我们来的,是我们多虑了。

然而此后的一些研究表明,假如我们把星系外围的暗物质晕也算进来的话,银河系和仙女座星系之间的巅峰之战可能已经开始。因为暗物质晕的范围通常认为是星系可见部分的数倍,对于银河系和仙女座星系来说,他们外围暗物质晕的半径估计在百万光年以上,而银河系和仙女座星系相距也只有 250 万光年左右。通过观测恒星和气体的运动,科学家发现银河系和仙女座星系的暗物质晕已经出现了部分重叠。

你可能会说:“暗物质这东西只是个假说,它又不一定存在。” 话虽没错,不过就算暗物质不存在,但它产生的引力效应可是实打实的,即使你不引入暗物质,那你也得用其他方式来解释相关现象。总之,在暗物质晕的引力作用下,银河系和仙女座星系的真正交锋或许会提前到来。

然而事情发展的速度可能比预想的更快:在最近的一项研究中,天文学家在银河系身上似乎发现了仙女座星系投来的“暗器”—— 超高速恒星(HVS)!

通常来说,恒星之所以叫“恒星”,就是因为它们在天上的位置非常固定。除了会随地球自转整体漂移外,恒星和恒星之间几乎静止不动。当然现实情况并非如此,恒星确实都会移动,比如我们的太阳,它就时刻在以每秒 220 公里的速度带着一众行星绕银河系中心旋转。只是由于星际空间非常宽广,恒星和恒星间的距离太过遥远,因此恒星的运动短时间内很难察觉。

但是有个别恒星与众不同,它们以超过每秒上千公里的速度在星际空间中驰骋,这个速度已经超过了银河系的逃逸速度。这些诞生于星云中的恒星,为何突然健步如飞?科学家认为,这可能源于双星和黑洞之间的引力作用。例如在不稳定的三体运动中,小质量的那颗恒星可能会被甩出,从而获得极高的速度。这些被高速甩出的恒星是银河系中运动速度最快的物体之一,被称为“超高速恒星”。这些超高速恒星通常会脱离星系的引力束缚向更远的星系际空间飞去,看起来就像星系抛出的暗器一样。

天文学家通过对盖亚望远镜的数据分析后发现,有些超高速恒星的运动轨迹指向银河系盘面,这表面它们的起源不在银河系内。也就是说,这些“暗器”并非银河系甩出的,而是别的星系甩入的。根据这些“暗器”的方向和速度判断,发射这些“暗器”的可能不是别人,正是银河系的头号劲敌 —— 仙女座星系。

如此说来,二人的交手似乎已经开始,就算将来不是正面对决,近距离切磋肯定在所难免。

【第五章・胜者为王】

当最终的决战正式开始后,大概率二人会先相互试探。届时,先前佯装称臣的三角座星系,可能会伺机行动。不过他的目标究竟是仙女座星系,还是会伙同仙女座星系一起攻打银河系,这就很难预料了。

一种可能是,他会先于仙女座星系率先与银河系交手,之后仙女座星系会趁他与银河系焦灼之时发起偷袭。不过当两大高手正式交战时,其他人等最好通通闪开。不然的话,在不稳定的多体运动中,小质量的三角座星系最终可能会被甩出本星系群。

当然还有另一种可能,就是仙女座星系会直接出手,届时三角座星系或许只能在外围观望。待两大高手胜负已决,面对最终的王者,相信三角座星系必将彻底俯首称臣,否则只能提前逃之夭夭。

对于三角座星系的最后结局,大多没人会去关心,大家更在意的还是巅峰之战中两大主角的交手。尤其是作为人类,我们的太阳系到时候会何去何从呢?

其实作为身长一二十万光年的两个“巨人”来说,他们的一举一动在我们人类眼中都显得十分缓慢。因此,从外界来看,银河系和仙女座星系的打斗并不会像我们想象的那么激烈,反而更像是缠绵。然而,在缠绵之下,他们体内早已热血沸腾:大量恒星不再像往常一样规律地绕星系中心运动,而是变得飘忽不定。

不过,虽然飘忽不定,但是恒星与恒星之间通常仍会相安无事。因为星际空间的空旷远超想象:如果太阳是一个乒乓球,那么比邻星只是 1000 公里外的一颗弹珠,即使是在星系中心这种恒星密集区,这里每个“乒乓球”之间的距离至少也有几公里。所以星系的碰撞对恒星来说其实影响并不大。

这么说,我们的太阳系是不是会一直岁月静好呢?可能未必。即使不考虑太阳本身的身体状况,那时的太阳在各方的引力作用下会变得上蹿下跳,甚至可能会朝银河系中心跑去。虽然不至于和其他恒星发生碰撞,但是高恒星密度意味着那里可能存在着大量的恒星级黑洞。

当太阳运动到这些黑洞附近时,结局可能有两个:1、太阳可能会被某个黑洞的潮汐力摧毁;2、在多体运动中太阳可能会被弹走,甚至是直接甩出银河系,从此在宇宙中流浪漂泊。

然而这些细节对于星系来说并不重要,他们关心的是谁能战到最后,成为本星系群的真正王者。

单从体量上看,银河系和仙女座星系并不悬殊,但是仙女座星系的内心更加强大,中心黑洞质量是银心黑洞的几十倍。随着两个星系不断靠近,他们的内心(中心黑洞)也越走越近,直至听到彼此的心跳声(引力波)。

待银河系和仙女座星系俩人完全扭打在一起,星系中的气体受到挤压后会导致大量恒星形成,因此双方身上必定会搞得青一块紫一块。

就这样,双方会僵持几十亿年,直到耗尽最后一丝力气。面对此情此景,或许是冰释前嫌,也许是日久生情,最终,银河系和仙女座星系双双放下恩怨,完全敞开心扉融入彼此。他们的内心(中心黑洞)也将合二为一,成为一个更有活力的星系核(AGN)。此后,银河系和仙女座星系决定不再在乎别人的看法,从此如杨过、小龙女一般双宿双飞,世人称他们为“银河仙女星系(Milkomeda)”。

千万亿年后,宇宙已是沧海桑田,也许那时本星系群早已消失于江湖,但江湖中一定还流传着这个“星系侠侣”的传说。

参考资料

  • [1] Hills, J. Hyper-velocity and tidal stars from binaries disrupted by a massive Galactic black hole. Nature 331, 687–689 (1988)

  • [2] Warren R. Brown, Margaret J. Geller, Scott J. Kenyon, and Michael J. Kurtz. Discovery of an Unbound Hypervelocity Star in the Milky Way Halo. The Astrophysical Journal. 622(1) (2005)

  • [3] Lukas Gülzow, Malcolm Fairbairn, Dominik J Schwarz. On stellar migration from Andromeda to the Milky Way. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 259(4):3816–3827 (2024)

  • [4] Prajwal R Kafle, Sanjib Sharma, Geraint F Lewis, Aaron S G Robotham, Simon P Driver. The Need for Speed: Escape Velocity and Dynamical Mass Measurements of the Andromeda Galaxy. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 475(3), 4043–4054 (2018)

  • [1] wikipedia: Triangulum Galaxy

  • [2] wikipedia: Stellar_kinematics

  • [3] wikipedia: Magellanic_Stream

  • [4] wikipedia: Sagittarius_Dwarf_Spheroidal_Galaxy

  • [5] wikipedia: Canis_Major_Overdensity

  • [6] wikipedia: Andromeda_Galaxy

  • [7] wikipedia: Andromeda–Milky Way collision

本文来自微信公众号:Linvo 说宇宙 (ID:linvo001),作者:Linvo

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