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银河系吃什么长大? 银河系晕外围寻证据

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发表于 2015-6-22 15:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

   银河系和银河系的晕就是这个样子

  ▼银河系吞噬临近矮星系的恒星流

  一般认为,银河系周围的矮星系产生较早,它们是宇宙诞生之初的第一代恒星,保持着最纯朴、最原始的状态,它们是星系演化的活化石。也正因为如此,人们才努力寻找它们,试图揭示宇宙诞生之初的更多信息。

  图片来源:蝌蚪五线谱

  最近,哥伦比亚大学的研究者利用了一种测算新法来研究银河系的质量,据称这次的结果最精确——银河系质量相当于2100亿个太阳的质量。生活在如此体量的星系中,你有没有想过——

  夏天的夜晚,当我们在郊外仰望星空,就会发现天上一条模模糊糊的亮星带,从南至北。这就是银河。银河系是很大的天体结构,我们的太阳系就身处其中。银河系的体型太大了,所以它的同伴只能被称为矮星系。一个“矮”字突出了同伴的级别。

  一般的矮星系只有几十亿颗恒星,还有些只有上万颗恒星,而我们的银河系明显阔绰太多,它有接近四千亿颗恒星。银河系是由数千个星团和一大批星云物质组成的系统,它的直径约为100000多光年,中心的厚度约为6000多光年。

  在银河系晕的外围寻找证据

  美国麻省理工学院的助理教授安娜,做了一个很有趣的研究课题。经过研究,她认为,银河系过去没有这么大,它是在吞噬周围的矮星系,在不断地吞噬过程中,银河系才不断地长大,变成了如今的庞然大物。

  过去,人们一直认为,银河系是个旋涡星系,就跟仙女座大星系一样。经过近几十年的研究,尤其是经斯皮策红外望远镜观测证实,银河系是一个棒旋星系,它的中心像一个棒子那样,而不是像一个旋涡。不仅如此,斯皮策红外望远镜还确认证明,银河核心的棒状结构比预期的还大。但是,这依然不影响我们原来对银河系的理解,从侧面看,它的外形就像两个扣在一起的盘子,恒星主要集中在中心,边缘地区较少,但在盘子的上侧和下侧,也并非空无一物,那里也有一些恒星,只是密度较小,看起来不是那么亮,这里被称为银河系晕。

  要指证银河系在不断吞吃周围的矮星系,关键就要在银河系晕的外围找到证据。如果银河系吞吃了矮星系,这些矮星系的成员就会进入到银河晕的外围。天文学家们找到相关证据了吗?

  恒星化学条形码揭示出“穷人”和“富人”

  判断谁是真正的罪犯,最重要的证据莫过于DNA检测,DNA记录了一个人的生物遗传特性。恒星也有自己的DNA,那就是恒星的化学条形码,它清晰地显示着恒星中所包含的化学信息。

  星光中包含着恒星的基本信息,这早在牛顿时代就为大家所共知,让阳光通过三棱镜,就可以看到七彩阳光,七彩光就暴露了太阳上的化学元素信息。

  一般的大型望远镜都装备有光谱仪,能够拍摄恒星的光谱。光谱仪可以将星光分解成一条条的彩色光带,光谱中出现的暗线是吸收线,那些吸收线就是恒星的化学条形码,相当于恒星的DNA,告诉我们被观测恒星上包含着哪些元素,以及那些元素含量的多少。

  天文学家分析光谱仪发现,银河系晕外侧的一些恒星,它们的化学条形码显示它们内部的金

  属元素含量非常少。天文学家声称,这就足以证明,那些恒星是一群外来户,它们是被银河系俘虏来的。等一下!凭什么因为人家金属元素含量少,就断定人家是银河系的外来户了呢?说话一定要讲证据的!

  首先,需要说明一下的是,化学条形码所显示的,并不是我们平常所理解的金属元素,它们是较重的化学元素。

  宇宙在最初形成的时候,只有很简单的几种元素,分别是氢、氦和锂元素,它们既是最简单的元素,也是最轻的元素,是它们聚合在一起形成了最早的恒星。随着恒星的演化,这些元素就会演化成重元素。这些重元素伴随着超新星一起形成,超新星爆发之后,这些重元素——也就是金属元素会参与下一轮恒星的形成。

  按照古人的说法,金也就是金属,也就是财富,说一个人有多少金就是说有多少钱,这种说法也适合在天文学上使用。尽管这里说的所谓金属元素只是碳、氧、氮、铁,但是在天文学中,它们被称为金属元素。携带较多碳、氧、氮、铁的恒星,被称为富金属恒星;而缺乏这些元素的恒星,当然就是贫金属恒星。贫金属恒星,也就是恒星家族中的穷人。

  在银河系的晕中,就发现了宇宙中最缺铁的恒星,铁元素的含量只有地球地核的1%,但是它的质量却是地球的三十万倍。

  银河系是一个比较大的星系,银河系那样有三千多亿颗恒星成员,大多数恒星很亮,它们在不停地演化,以至于今天包含着太多的金属元素,银河系不该有这些穷成员,这足以说明,银晕里面的贫金属恒星是外来户,是被银河系俘虏来的。

  弱肉强食,矮星系里“穷人”的命运

  贫金属恒星多存在于星系晕中,它们不愿意跟富人为伍。富人们喜欢炫富,它们聚集在一起,生活在豪华的地方,生活在光芒明亮的银河系银盘里面,相互攀比谁的光芒更明亮。但是,穷人就不能这样,星系晕就是它们的家园,那里就是贫民窟。它们只能居住在生活条件简朴的贫民窟里。

  以上说法,当然只是玩笑。贫金属恒星为什么只喜欢生活在银河系的银晕里面呢?这引起了天文学家的兴趣。他们知道,还有另一个地方也是贫民窟,这个贫民窟就是矮星系。尤其是那些只有几千颗恒星的矮星系,更是贫金属恒星的家园,那里是实实在在的贫民窟。

  一般认为,银河系周围的矮星系产生较早,它们是宇宙诞生之初的第一代恒星,保持着最纯朴、最原始的状态,它们是星系演化的活化石。也正因为如此,人们才努力寻找它们,试图揭示宇宙诞生之初的更多信息。

  矮星系包含的恒星竟然出现在银河系,这就揭示了一个惊天地秘密:长期以来,银河系一直在吞噬周围的那些矮星系,这就是弱肉强食。银河系如何做到的呢?它就是凭借着自己强大的引力呗,把矮星系的恒星逐渐吸收过来,使得一些原本独立存在的矮星系早已无影无踪,它们的成员都被纳入到银河系银晕里面。如果我们能听懂,这些贫金属恒星一定在痛苦地向我们诉说:当年曾经发生过毛骨悚然的吞噬案件。

  吞噬,银河系就是这样不断壮大

  银河系吞噬矮行星系恒星的案件,也间接告诉我们,银河系本来没有今天这么大,它是通过吞噬周围的矮星系不断壮大自己的,它是在不断地吞噬中长大的。

  这种吞噬同类的罪名可是很严重的,银河系可不愿背负:天文学家,你们这么说,一定要有坚实的证据。幸好,今日的银河系还有某些不正常的行为告诉我们,它确实很残暴,吞噬的事件现在正在发生。

  在人马座方向,科学家发现有很多恒星,从人马座矮椭圆星系奔涌而出,构成恒星流,宛如一串巨大的恒星项链,环绕在银河系周围。它的跨度超过100万光年,包含了大约1亿颗恒星。这表明,这些排队奔向银河系的星流,原来属于人马座矮椭圆星系。

  人马座矮椭圆星系是个小星系,成员较少,尽管它努力挣扎,但还是扛不住银河系巨大的引力。银河系的引力扯碎了它们,让它们奔向银河系。最终,星流在银河系的外围停止前进,它们会在银晕的外围安家,逐渐适应新的栖息之地。

  目前,科学家已经发现了14条这样的恒星流,它们都是从银河系附近的矮星系被吸引来的。这表明,与银河系这个富人俱乐部为伍,并不是一件快乐的事情,稍有不慎就会被吞噬。

  天文学家继续举证:能证明银河系吞噬同类罪名的证据,还不仅仅是这些。

  计算机演示宇宙诞生初期,在银河系的附近,诞生了大量的矮星系,它们围绕着银河系运行,就像是行星环绕着恒星运行那样。但是现在,只能找到很少的一部分矮星系,要找到只有几千颗恒星的矮星系更是困难重重。它们太黯淡了,在最初形成的时候,它们的个头就不大,光芒也就不亮。又因为聚集的数量太少,就更无法与群星璀璨的银河系争辉了。

  不过,科学家确信它们存在,找不到它们,过去,科学家只能埋怨自己的望远镜不够先进。可是恒星流的发现,给了科学家启示:也许,找不到的那些矮星系都成为了银河系的腹中之物。最初的银河系,只不过是个很一般的小星系,随着时间的流逝,它越长越大,长大的原因就是它在不断地吞噬周围的矮星系,银河系正是在不断吞噬中长大的。

来源:蝌蚪五线谱


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