当两个星系互相穿越时会发生什么?

作者:李彤馨/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-09-12

留下了一个巨大的洞。

当两个星系互相穿越时会发生什么?

在太空中有很多奇怪的星系,但在3亿光年之外的这个星系,确实是一个奇迹。它被称为AM 0644-741,或者叫Lindsay-Shapley Ring,是所谓的环状星系——形状像一个环而中心区域较暗。

天文学家用X射线望远镜来研究AM 0644-741,并揭露了这个神奇星系所展现的奇怪动力学现象——反过来又为星系是如何形成的提供了线索。

研究人员认为,当一个星系穿透另一个星系,尾部留下了一个洞时,便形成了环状星系。通过将钱德拉月球探测器X射线的数据与哈勃太空望远镜的可见光数据相结合,来自意大利和美国的天文学家们已经将这个过程还原出来。

来自钱德拉的X射线数据显示,在该星系中,有一束非常强大的X射线源。研究人员们认为对于这一现象最可能的解释是,它们是由恒星质量的黑洞或是中子星所驱动的双星系统。

这就是关键线索。

当一个星系与另一个星系相撞时,实际上并不会发生太多的“碰撞”。星系中大多数空间都是空的,因此两个星系相撞时,两者发生撞击的可能性非常小。

但这个过程中,引力的相互作用会变得非常强烈:当一个星系穿过另一个星系时,那个破坏会产生波动,波及第二个星系,从而形成一个膨胀的气体环。当气体被压缩时,恒星就会形成。

这些新恒星中最大的一颗会燃烧的非常热且明亮,但它的寿命也很短,因此结局也很壮观:超新星爆炸,留下一个小型黑洞或是一颗中子星。

吸积盘会随着气体的旋转摩擦而逐渐升温,如果这些黑洞或是中子星自带伴侣,就会通过吸积盘来慢慢地吞噬对方。在X射线的波段内,它们会发出明亮的光。

但AM 0644-741中所展现的并不是一般的X射线源。它们是超铝X射线,相较之普通的含有一对中子星或是黑洞的双星系统,它们产生的X射线要高出数百倍或数千倍。

目前尚不清楚这些射线为何如此强大。我们的确知道是它们要么是黑洞要么是中子星,没有什么特别之处。

一个假设认为它们是由那些神秘失踪的中等质量黑洞所产生的,这些黑洞的质量介于1000到1000000个恒星质量之间;但我们从未观测到一个中子星的质量能超过恒星质量的2.3倍,这就表明大质量并不是产生超铝X射线的必要因素。

其它的解释则包括黑洞在吞噬物质时也在迅速的增长;明亮的超新星遗迹;或是一束发射光束由于接近光速的相对运动而变得明亮。

但对于AM 0644-741中的超铝X射线,没有人得知其中的原由。他们可能是黑洞,可能是中子星,也可能是两者兼而有之。

当两个星系互相穿越时会发生什么?

光学数据(左)和x射线数据(右)。图片来源: NASA/CXC/INAF/A. Wolter et al; Optical: NASA/STScI

如果你仔细观察X射线数据,你会发现在星系的中心有一个强大的X射线源。那是一个不断增长的超大质量黑洞。而在光学图像中,左下方有一个可能就是打穿了AM 0644-741星系的另一个星系。

不论是什么源头产生了这些超铝X射线,并不是只有AM 0644-741会产生该射线。研究人员研究了另外的六个环状星系。所有的7个星系(包括AM 0644-741)中有63个X射线源,而其中有50个是超铝射线。

所以我们可以猜测是环状星系的特有机制,产生了非常明亮的X射线物体,但当然,我们还需要进行进一步的研究才能弄清楚它们是什么。


蝌蚪五线谱编译自sciencealert,译者 李彤馨,转载须授权

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