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銀河系將失去旋臂,形成橢圓星系!科學家揭示其中的原因
2023/01/21

1924年,美國天文學家埃德溫·哈勃在觀測仙女座大星系的時候,利用造父變星確定了它的距離,證明它位于銀河系以外,首次證明了宇宙中不止有銀河系這一個星系。從此以后,人類開啟了河外星系的發現之旅。

隨著河外星系被發現得越來越多,天文學家意識到,它們的形狀其實無外乎三種:旋渦狀、橢圓狀和不規則的。其中,像銀河系、仙女座大星系這樣的旋渦星系是最多的,幾乎占到了全宇宙星系的80%;橢圓星系相對少一點,約占15%;不規則星系最少,只占所有星系的5%左右。

這就是著名的哈勃星系分類法,由哈勃在1926年提出,并于50年代完善。除了簡單地進行分類之外,哈勃星系分類法還暗示我們:漩渦星系的終點似乎是橢圓星系。包括我們的銀河系在內,未來也將失去自己的旋臂,變成橢圓星系或者介于橢圓星系和旋渦星系之間的透鏡狀星系。

而且,像銀河系這樣相對比較獨立的星系,更容易呈現旋渦狀;如果星系位于密度比較大的星系團中,則普遍形成了橢圓星系或者透鏡狀星系。這種形態-密度之間的關系,也是天文學家一直好奇的問題。

最近,來自澳大利亞的一支科學家團隊利用一種最新的算法,解釋了星系的這種演化機制。

本次研究屬于一個名叫「星系及其環境的演化和組裝(EAGLE)」的項目,該項目的宗旨就是利用復雜的計算機模型,模擬星系的形成和演變歷程。在該項目中,研究人員開發了一種算法,可以根據星系的形狀進行識別,并釋放到模型中。該算法能夠在1分鐘內識別多達20000個星系,這大大降低了模擬的時間,從而快速地展現模擬的結果。

他們發現,旋渦星系的旋臂是很脆弱的,一旦處在高密度的星系團中時,就很容易失去這里的氣體。漸漸地,旋臂就會消失,從而變成透鏡狀星系。不僅如此,當星系團的密度比較大時,星系之間就會發生碰撞,在融合之后就會變成橢圓星系。包括銀河系在內,也是如此。在30~40億年后,它就會和仙女座大星系碰撞,最終變成一個巨大的橢圓星系。

該模型還發現,并非只有高密度的星系團內才會出現橢圓星系,低密度區域偶爾也會出現這樣的星系。后者的形成也與星系的碰撞有關,不過參與碰撞的兩個星系中心都有超大質量黑洞。如果沒有這樣的黑洞,新的星系仍然可以在低密度環境下形成旋臂。但是在黑洞的瘋狂吞噬過程中產生的強大的風和輻射會轟炸星系內部,阻止氣體的補充,遏制新旋臂的形成。

研究人員指出:本次研究發現的機制和以往的理論高度一致,這意味著兩種方法得到的結果是比較可靠的。隨著越來越多相關研究的出現,我們對宇宙和星系的歷史將會有更加清晰的了解。

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