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銀河系靠吃什么長(zhǎng)大?

  • 發(fā)布時(shí)間:2015-06-18 01:29:48  來源:科技日?qǐng)?bào)  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  最近,哥倫比亞大學(xué)的研究者利用了一種測(cè)算新法來研究銀河系的質(zhì)量,據(jù)稱這次的結(jié)果最精確——銀河系質(zhì)量相當(dāng)于2100億個(gè)太陽的質(zhì)量。生活在如此體量的星系中,你有沒有想過——

  夏天的夜晚,當(dāng)我們?cè)诮纪庋鐾强?,就?huì)發(fā)現(xiàn)天上一條模模糊糊的亮星帶,從南至北。這就是銀河。銀河系是很大的天體結(jié)構(gòu),我們的太陽系就身處其中。銀河系的體型太大了,所以它的同伴只能被稱為矮星系。一個(gè)“矮”字突出了同伴的級(jí)別。

  一般的矮星系只有幾十億顆恒星,還有些只有上萬顆恒星,而我們的銀河系明顯闊綽太多,它有接近四千億顆恒星。銀河系是由數(shù)千個(gè)星團(tuán)和一大批星云物質(zhì)組成的系統(tǒng),它的直徑約為100000多光年,中心的厚度約為6000多光年。

  在銀河系暈的外圍尋找證據(jù)

  美國(guó)麻省理工學(xué)院的助理教授安娜,做了一個(gè)很有趣的研究課題。經(jīng)過研究,她認(rèn)為,銀河系過去沒有這么大,它是在吞噬周圍的矮星系,在不斷地吞噬過程中,銀河系才不斷地長(zhǎng)大,變成了如今的龐然大物。

  過去,人們一直認(rèn)為,銀河系是個(gè)旋渦星系,就跟仙女座大星系一樣。經(jīng)過近幾十年的研究,尤其是經(jīng)斯皮策紅外望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)證實(shí),銀河系是一個(gè)棒旋星系,它的中心像一個(gè)棒子那樣,而不是像一個(gè)旋渦。不僅如此,斯皮策紅外望遠(yuǎn)鏡還確認(rèn)證明,銀河核心的棒狀結(jié)構(gòu)比預(yù)期的還大。但是,這依然不影響我們?cè)瓉韺?duì)銀河系的理解,從側(cè)面看,它的外形就像兩個(gè)扣在一起的盤子,恒星主要集中在中心,邊緣地區(qū)較少,但在盤子的上側(cè)和下側(cè),也并非空無一物,那里也有一些恒星,只是密度較小,看起來不是那么亮,這里被稱為銀河系暈。

  要指證銀河系在不斷吞吃周圍的矮星系,關(guān)鍵就要在銀河系暈的外圍找到證據(jù)。如果銀河系吞吃了矮星系,這些矮星系的成員就會(huì)進(jìn)入到銀河暈的外圍。天文學(xué)家們找到相關(guān)證據(jù)了嗎?

  恒星化學(xué)條形碼揭示出“窮人”和“富人”

  判斷誰是真正的罪犯,最重要的證據(jù)莫過于DNA檢測(cè),DNA記錄了一個(gè)人的生物遺傳特性。恒星也有自己的DNA,那就是恒星的化學(xué)條形碼,它清晰地顯示著恒星中所包含的化學(xué)信息。

  星光中包含著恒星的基本信息,這早在牛頓時(shí)代就為大家所共知,讓陽光通過三棱鏡,就可以看到七彩陽光,七彩光就暴露了太陽上的化學(xué)元素信息。

  一般的大型望遠(yuǎn)鏡都裝備有光譜儀,能夠拍攝恒星的光譜。光譜儀可以將星光分解成一條條的彩色光帶,光譜中出現(xiàn)的暗線是吸收線,那些吸收線就是恒星的化學(xué)條形碼,相當(dāng)于恒星的DNA,告訴我們被觀測(cè)恒星上包含著哪些元素,以及那些元素含量的多少。

  天文學(xué)家分析光譜儀發(fā)現(xiàn),銀河系暈外側(cè)的一些恒星,它們的化學(xué)條形碼顯示它們內(nèi)部的金

  屬元素含量非常少。天文學(xué)家聲稱,這就足以證明,那些恒星是一群外來戶,它們是被銀河系俘虜來的。等一下!憑什么因?yàn)槿思医饘僭睾可?,就斷定人家是銀河系的外來戶了呢?說話一定要講證據(jù)的!

  首先,需要說明一下的是,化學(xué)條形碼所顯示的,并不是我們平常所理解的金屬元素,它們是較重的化學(xué)元素。

  宇宙在最初形成的時(shí)候,只有很簡(jiǎn)單的幾種元素,分別是氫、氦和鋰元素,它們既是最簡(jiǎn)單的元素,也是最輕的元素,是它們聚合在一起形成了最早的恒星。隨著恒星的演化,這些元素就會(huì)演化成重元素。這些重元素伴隨著超新星一起形成,超新星爆發(fā)之后,這些重元素——也就是金屬元素會(huì)參與下一輪恒星的形成。

  按照古人的說法,金也就是金屬,也就是財(cái)富,說一個(gè)人有多少金就是說有多少錢,這種說法也適合在天文學(xué)上使用。盡管這里說的所謂金屬元素只是碳、氧、氮、鐵,但是在天文學(xué)中,它們被稱為金屬元素。攜帶較多碳、氧、氮、鐵的恒星,被稱為富金屬恒星;而缺乏這些元素的恒星,當(dāng)然就是貧金屬恒星。貧金屬恒星,也就是恒星家族中的窮人。

  在銀河系的暈中,就發(fā)現(xiàn)了宇宙中最缺鐵的恒星,鐵元素的含量只有地球地核的1%,但是它的質(zhì)量卻是地球的三十萬倍。

  銀河系是一個(gè)比較大的星系,銀河系那樣有三千多億顆恒星成員,大多數(shù)恒星很亮,它們?cè)诓煌5匮莼?,以至于今天包含著太多的金屬元素,銀河系不該有這些窮成員,這足以說明,銀暈里面的貧金屬恒星是外來戶,是被銀河系俘虜來的。

  弱肉強(qiáng)食,矮星系里“窮人”的命運(yùn)

  貧金屬恒星多存在于星系暈中,它們不愿意跟富人為伍。富人們喜歡炫富,它們聚集在一起,生活在豪華的地方,生活在光芒明亮的銀河系銀盤里面,相互攀比誰的光芒更明亮。但是,窮人就不能這樣,星系暈就是它們的家園,那里就是貧民窟。它們只能居住在生活條件簡(jiǎn)樸的貧民窟里。

  以上說法,當(dāng)然只是玩笑。貧金屬恒星為什么只喜歡生活在銀河系的銀暈里面呢?這引起了天文學(xué)家的興趣。他們知道,還有另一個(gè)地方也是貧民窟,這個(gè)貧民窟就是矮星系。尤其是那些只有幾千顆恒星的矮星系,更是貧金屬恒星的家園,那里是實(shí)實(shí)在在的貧民窟。

  一般認(rèn)為,銀河系周圍的矮星系產(chǎn)生較早,它們是宇宙誕生之初的第一代恒星,保持著最純樸、最原始的狀態(tài),它們是星系演化的活化石。也正因?yàn)槿绱?,人們才努力尋找它們,試圖揭示宇宙誕生之初的更多信息。

  矮星系包含的恒星竟然出現(xiàn)在銀河系,這就揭示了一個(gè)驚天地秘密:長(zhǎng)期以來,銀河系一直在吞噬周圍的那些矮星系,這就是弱肉強(qiáng)食。銀河系如何做到的呢?它就是憑借著自己強(qiáng)大的引力唄,把矮星系的恒星逐漸吸收過來,使得一些原本獨(dú)立存在的矮星系早已無影無蹤,它們的成員都被納入到銀河系銀暈里面。如果我們能聽懂,這些貧金屬恒星一定在痛苦地向我們?cè)V說:當(dāng)年曾經(jīng)發(fā)生過毛骨悚然的吞噬案件。

  吞噬,銀河系就是這樣不斷壯大

  銀河系吞噬矮行星系恒星的案件,也間接告訴我們,銀河系本來沒有今天這么大,它是通過吞噬周圍的矮星系不斷壯大自己的,它是在不斷地吞噬中長(zhǎng)大的。

  這種吞噬同類的罪名可是很嚴(yán)重的,銀河系可不愿背負(fù):天文學(xué)家,你們這么說,一定要有堅(jiān)實(shí)的證據(jù)。幸好,今日的銀河系還有某些不正常的行為告訴我們,它確實(shí)很殘暴,吞噬的事件現(xiàn)在正在發(fā)生。

  在人馬座方向,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有很多恒星,從人馬座矮橢圓星系奔涌而出,構(gòu)成恒星流,宛如一串巨大的恒星項(xiàng)鏈,環(huán)繞在銀河系周圍。它的跨度超過100萬光年,包含了大約1億顆恒星。這表明,這些排隊(duì)奔向銀河系的星流,原來屬于人馬座矮橢圓星系。

  人馬座矮橢圓星系是個(gè)小星系,成員較少,盡管它努力掙扎,但還是扛不住銀河系巨大的引力。銀河系的引力扯碎了它們,讓它們奔向銀河系。最終,星流在銀河系的外圍停止前進(jìn),它們會(huì)在銀暈的外圍安家,逐漸適應(yīng)新的棲息之地。

  目前,科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了14條這樣的恒星流,它們都是從銀河系附近的矮星系被吸引來的。這表明,與銀河系這個(gè)富人俱樂部為伍,并不是一件快樂的事情,稍有不慎就會(huì)被吞噬。

  天文學(xué)家繼續(xù)舉證:能證明銀河系吞噬同類罪名的證據(jù),還不僅僅是這些。

  計(jì)算機(jī)演示宇宙誕生初期,在銀河系的附近,誕生了大量的矮星系,它們圍繞著銀河系運(yùn)行,就像是行星環(huán)繞著恒星運(yùn)行那樣。但是現(xiàn)在,只能找到很少的一部分矮星系,要找到只有幾千顆恒星的矮星系更是困難重重。它們太黯淡了,在最初形成的時(shí)候,它們的個(gè)頭就不大,光芒也就不亮。又因?yàn)榫奂臄?shù)量太少,就更無法與群星璀璨的銀河系爭(zhēng)輝了。

  不過,科學(xué)家確信它們存在,找不到它們,過去,科學(xué)家只能埋怨自己的望遠(yuǎn)鏡不夠先進(jìn)??墒呛阈橇鞯陌l(fā)現(xiàn),給了科學(xué)家啟示:也許,找不到的那些矮星系都成為了銀河系的腹中之物。最初的銀河系,只不過是個(gè)很一般的小星系,隨著時(shí)間的流逝,它越長(zhǎng)越大,長(zhǎng)大的原因就是它在不斷地吞噬周圍的矮星系,銀河系正是在不斷吞噬中長(zhǎng)大的。(稿件來源:蝌蚪五線譜)

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