科學也可以如此靠近

當兩個星系互相穿越時會發生什麼?


中科院物理所本文來自微信公眾號蝌蚪五線譜(ID: ),轉載已獲得授權。在太空中有很多奇怪的星系,但在億光年之外的這個星系,確實是一個奇蹟。它被稱為AM -,或者叫L-S R,是所謂的環狀星系——形狀像一個環而中心區域較暗。天文學家用X射線望...

- 2018年10月07日09時24分
- 【中科院物理所】

中科院物理所

本文來自微信公眾號蝌蚪五線譜(ID: kedo2011),轉載已獲得授權。

在太空中有很多奇怪的星系,但在3億光年之外的這個星系,確實是一個奇蹟。

它被稱為AM 0644-741,或者叫Lindsay-Shapley Ring,是所謂的環狀星系——形狀像一個環而中心區域較暗。

天文學家用X射線望遠鏡來研究AM 0644-741,並揭露了這個神奇星系所展現的奇怪動力學現象——反過來又為星系是如何形成的提供了線索。

研究人員認為,當一個星系穿透另一個星系,尾部留下了一個洞時,便形成了環狀星系。

通過將錢德拉月球探測器X射線的數據與哈勃太空望遠鏡的可見光數據相結合,來自義大利和美國的天文學家們已經將這個過程還原出來。

來自錢德拉的X射線數據顯示,在該星系中,有一束非常強大的X射線源。研究人員們認為對於這一現象最可能的解釋是,它們是由恆星質量的黑洞或是中子星所驅動的雙星系統。

這就是關鍵線索。

當一個星系與另一個星系相撞時,實際上並不會發生太多的「碰撞」。星系中大多數空間都是空的,因此兩個星系相撞時,兩者發生撞擊的可能性非常小。

但這個過程中,引力的相互作用會變得非常強烈:當一個星系穿過另一個星系時,那個破壞會產生波動,波及第二個星系,從而形成一個膨脹的氣體環。當氣體被壓縮時,恆星就會形成。

這些新恆星中最大的一顆會燃燒的非常熱且明亮,但它的壽命也很短,因此結局也很壯觀:超新星爆炸,留下一個小型黑洞或是一顆中子星。

吸積盤會隨著氣體的旋轉摩擦而逐漸升溫,如果這些黑洞或是中子星自帶伴侶,就會通過吸積盤來慢慢地吞噬對方。在X射線的波段內,它們會發出明亮的光。

但AM 0644-741中所展現的並不是一般的X射線源。它們是超鋁X射線,相較之普通的含有一對中子星或是黑洞的雙星系統,它們產生的X射線要高出數百倍或數千倍。

目前尚不清楚這些射線為何如此強大。我們的確知道是它們要麼是黑洞要麼是中子星,沒有什麼特別之處。

一個假設認為它們是由那些神秘失蹤的中等質量黑洞所產生的,這些黑洞的質量介於1000到1000000個恆星質量之間;但我們從未觀測到一個中子星的質量能超過恆星質量的2.3倍,這就表明大質量並不是產生超鋁X射線的必要因素。

其它的解釋則包括黑洞在吞噬物質時也在迅速的增長;明亮的超新星遺蹟;或是一束髮射光束由於接近光速的相對運動而變得明亮。

但對於AM 0644-741中的超鋁X射線,沒有人得知其中的原由。他們可能是黑洞,可能是中子星,也可能是兩者兼而有之。

光學數據(左)和x射線數據(右)

圖片來源: NASA/CXC/INAF/A. Wolter et al; Optical: NASA/STScI

如果你仔細觀察X射線數據,你會發現在星系的中心有一個強大的X射線源。

那是一個不斷增長的超大質量黑洞。而在光學圖像中,左下方有一個可能就是打穿了AM 0644-741星系的另一個星系。

不論是什麼源頭產生了這些超鋁X射線,並不是只有AM 0644-741會產生該射線。研究人員研究了另外的六個環狀星系。所有的7個星系(包括AM 0644-741)中有63個X射線源,而其中有50個是超鋁射線。

所以我們可以猜測是環狀星系的特有機制,產生了非常明亮的X射線物體,但當然,我們還需要進行進一步的研究才能弄清楚它們是什麼。

本文為蝌蚪五線譜原創文章

譯者:李彤馨

蝌蚪五線譜

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編輯:椒鹽貓卷飯

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