學者探索星系合併 GOALS揭露銀河系未來(科學人 Scientific American)

林志怡 2021/11/23 16:36 點閱 3519 次

Galaxy Collisions Preview Milky Way's Fate

銀河系會如何結束它長達宇宙壽命四分之三的生命?科學家藉由 GOALS 等太空觀測計畫推測,銀河系將會在 50 億年後,與鄰近的仙女座星系發生碰撞、而太陽在那時已經成為吞噬地球的紅巨星,本次的碰撞將引起恆星爆炸、成為新恆星的搖籃,兩個星系中心的黑洞也將逐步合併。

在過去 100 億年間,銀河系已經歷了至少 5 次的重大星系合併。科學家指出,透過研究星系合併,人類可以更了解宇宙歷史、反推宇宙早期景象,也藉此推測銀河系的未來。

老恆星星爆、形成星雲後,一般認為會透過小碎片與分子間的萬有引力互相吸引、碰撞,並進一步融合,成為更大的天體,最終成為新的恆星或行星。

長久以來,科學界疑惑,在星系合併之後,這些爆炸後的星雲會花多久成為新的恆星?而新生恆星聚集成的星團又能維持多久?且融合的主要動力是爆炸時的高溫、還是黑洞的超強重力?

雖星系合併在宇宙中並不少見,但過去礙於恆星爆炸後產生的星雲與宇宙塵埃阻擋,往往難以觀測,1983 年的紅外線天文衛星創下了星系合併的里程碑,成功製作全天遠紅外線圖,並觀測到了大量的恆星生成地,可說是第一次的宇宙星系合併普查,但對於更進一步的細節仍有不足。

而後 2004 年、科研團隊發起的 GOALS 太空觀測計畫,結合了地面望遠鏡與各式波長的太空望遠鏡,再度嘗試觀測星系的碰撞與整合,並繪製圖表、尋找寬側區域中被大質量恆星星爆後加熱的區域。

團隊也在一系列觀測後發現,雖然星系合併可以成為新生恆星的搖籃,但過程中生成的星團很容易在合併過程中快速消散,數據上也顯示,隨著時間拉長,觀測區域內的星團數也快速下降,推測可能是恆星本身的引力與其內部的超新星風暴影響,導致星團在早期就遭到撕裂、成為更龐大恆星的養分。

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