宇宙中两个星系碰撞将会发生什么_免费论文全文下载

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在宇宙中，两个星系通过引力彼此吸引是不可避免的，随着岁月变迁，星系之间逐渐接近，它们之间的碰撞也是无法抑制的。那么，宇宙中两个星系碰撞将会发生什么？

美��俄亥俄州立大学的天体物理学家保罗・萨特深度分析了星系碰撞的过程，指出当两个星系抵达非常近的位置时，随着卷须状气体和恒星穿过它们之间稀薄的介质，星系开始逐渐拥抱，之后发生碰撞。这样的星系直径在10万光年，内部拥有数千亿颗恒星，在碰撞合并过程中，大约相当于太阳质量100万亿倍的宇宙物质发生碰撞、混合和燃烧。
萨特说：“星系碰撞烟花之后将残留什么呢？破损、昏暗的垂死星系将不再明亮发光、结构完整，这是一支悲情舞蹈，一则讲述了数亿年的故事，而我们直到近期才开始理解。”
天文学家最初意识到有一些物质从银河系中分离出来时，他们发现一些星系看上去比正常星系更散乱，但这并不是直接观测到星系有趣的合并过程。毕竟星系合并过程需要数亿年时间完成，短短几十年根本不可能实时观察其真实状况。在相当长的一段时间里，天文学家并不知道这是因为星系处于活跃的合并状态，还是因为部分星系就是那样怪异和细长。
模拟实验最终揭晓了神秘的星系紊乱过程，但令人惊奇的是，这项实验是在1941年进行的，既没有计算机，也没有数字模拟。埃里克・霍尔姆伯格希望检测星团合并的短暂过程，他聪明地设置了几十盏灯代表一个星系，每盏灯代表着数万亿颗太阳质量的恒星、气体、灰尘，以及其他星系环境物质。之后，他以每盏灯的亮度代表星系的引力强度，质量越大的星系，灯的亮度就越大。
霍尔姆伯格测量了每盏灯接收到的光线数量，这与来自星系其他部分的引力作用成一定比例关系，这是因为光线和引力具有相同的平方反比关系。如果它们之间的距离成倍增大，其引力强度和光线亮度将下降至最初的1/4。之后，霍尔姆伯格测量了周围灯的“引力牵引”，逐个重新排列每一盏灯。
在这个非常简单的模拟实验中，霍尔姆伯格在宇宙时间变迁中逐步测试，观察了两个星系在引力作用下混合和合并时的相互影响。同时，他发现了一个有趣的现象：当星系之间彼此接近时，一个“恒星臂”延伸出来，在每个星系对面出现一个“指针”。虽然这一结果非常有趣，但他并未更深入地计算分析。
直到20世纪70年代，图姆尔兄弟使用计算机模拟星系合并过程时，才发现了确凿证据：当两个星系合并时，引力相互作用将产生气体和恒星构成的“潮汐尾”，从紧密的旋臂中向外延伸。他们模拟的“潮汐尾”的结构看上去非常像有趣的触须星系。该实验非常清晰地呈现了星系合并、碰撞和融合的过程，伴随着这一过程，它们将逐渐被撕碎。
萨特指出，当星系彼此接近时，引力作用足以扭曲星系外形。通常情况下，星系的大部分区域是真空，与星系庞大的体积相比，恒星仅是较小的斑点。当两个星系发生碰撞时，你不要认为这与汽车碰撞相仿，实际上这一过程更接近于两群蜜蜂混合在一起。
但是星系碰撞过程仍可能是一场“美丽的烟花”。星系包含着难以计算的气体和灰尘，它们飘浮在星系周围，以星云的形式存在。星云能够存在很长时间， 但如果遭受“撞击”（例如邻近超新星的冲击波或两个星系碰撞时产生的复杂引力作用），星云自身将崩溃，分裂并凝结成一批新的恒星。
当两个星系合并时，恒星形成速度是正常速度的10倍以上，在短暂的天文时间里，会有数十亿颗恒星诞生。天文学家指出，星系合并过程相对短暂，在这一过程中，它们会比之前更加明亮。但是美丽的瞬间是需要付出代价的。如果两个星系不发生碰撞，它们将平稳地逐年制造新的恒星，慢慢消耗珍贵的气体储量；但是如果发生碰撞，它们的珍贵气体储量将快速消耗，数十亿颗恒星诞生，其中多数都是质量较大的。
星系碰撞的最终结果会是怎样的呢？在壮观的螺旋结构下，星系结构被撕裂，简单的平盘结构扭曲形成畸形结构，大量古老和年轻的恒星混合在一起，同时少量恒星会燃烧成灰烬，形成不规则星系，残留一些垂死、寒冷的红矮星。

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