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揭秘!“僵屍星系”是什麼?其實銀河系就是,死亡時間已超40億年

作者:說宇宙

每當你仰望晴空,九天上的那道銀河看起來是如此的絢麗。可你是否知道,直徑超過10萬光年的銀河系可能已經“死”去了40億年。在天文學家眼裡,此刻的銀河系就像一具體型龐大的僵屍。

生老病死,宇宙内恒定不變的真理。太陽會死亡,同樣囊括了數以億計太陽的銀河系,也會迎來生命終結的那一天。

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有人可能想不通,既然銀河系都已經死了,為何我們在地球上還能相安無事呢?銀河系的死和生命的死,隻是概念上同理,在死亡的模式上還是有所差別的。

銀河系是怎麼“死”去的

太陽在運作,同樣龐大的銀河系也在運作。前者和後者比起來,太陽就像是銀河系内一個小小的“細胞”。也正因為這一個個有活力的細胞存在,構成了銀河系維持運轉的根本。

通過此前的研究,天文學家和一些愛好者,已經梳理總結出了銀河系死亡的形式。簡單來說,像銀河系這樣龐大結構,其或者的一個最重要的特點是持續制造新的恒星。

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從第一顆恒星制造,再到數千億顆恒星排列聚集在一起,這是銀河系活着時候的形态。而它死亡開始的形态,就是新的恒星不會再出現了。

作為一個動态系統,活着時候的銀河系,通過增加的氣體來持續轉化恒星,它賴以生存的“食物”,是宇宙深處源源不斷供給給它的氫氣。

至于這些氫氣又是如何能源源不斷提供出來的,天文學家目前也不知道确切的答案。但通過研究發現,天文學家知道恒星是怎麼被批量“制造”出來的。

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(行星狀星雲是小品質恒星死亡後的階段)

宇宙内暗物質環和暗絲,最先構成了恒星誕生前的結構,當冷卻的氫氣和前兩者相遇的時候,由此會慢慢聚合形成一個盤狀結構,經過漫長的冷卻過程後,一顆新的恒星就這樣誕生了。

像太陽這樣品質不太大的恒星,100億年死亡後,爆炸後産生的炙熱氣體又回報給了銀河系内部。如果是品質大的恒星,經過最後階段的超新星爆發,其産生的熱能量則更大。而恒星死亡的過程,将會削弱新的恒星誕生。

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(超新星爆發是大品質行星死亡後的階段,并會對星系形成氣體幹擾)

縱然銀河系内的恒星數量龐大,可當大批量的恒星先後迎來死亡,銀河系整體機能也将随之下降。這期間,來自外部新鮮氫氣的供給已經減少。

造成這種情況的原因有兩種,一種是銀河系整體處在一個品質和體積更大的星系群或星系群内,周圍炙熱的氣體,阻止了銀河系内外氣體的交換。

另一種情況是,星系團内部很高的氣溫本身會下降,但是這個下降的過程是以宇宙尺度的時間來衡量的。當溫度沒有下降到内外可交換的時候,銀河系自身的氣體供應也就差不多消耗殆盡了。

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是以天文學家認為,失去了外部氣體供應的銀河系,實際上是被慢慢憋死的。整個過程目前來看已經持續了40億年,看起來銀河系還“活着”,實際上其内部新恒星的誕生已經大幅度降低了。

就是說,現在銀河系不會再有大規模的“造星行動”,恒星的接連不斷死亡,會讓它整體變得越來越虛弱。但這時候又不能說它已經死了,隻不過它的整個死亡過程會相當的漫長,也是以才将其成為“僵屍星系”。

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不光銀河系開啟了死亡模式,與我們相鄰的仙女星系,天文學家推測在10億年之前它也已經死了。那麼新的問題就随之來了,供給星系賴以生存的氣體,當真是因為高溫的阻隔,而導緻其不能進行内外氣體交換的嗎?

究竟是被憋死的,還是突然死去的?

按照天文學家的觀測,有活力的星系,它的内部閃爍着藍色的光,星系一旦進入衰老期,其閃爍的則是紅光。

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順着這條線索,經過對宇宙内已知星系的觀測,一半的星系處于活着的狀态,一半的星系則處于死亡狀态。隻是天文學家還不知道,像銀河系這樣的星系,究竟是因為什麼而失去造星能力的。

猜測的原因有兩種,一種是星系内外的氣體失衡,維持星系生存的氣體突然流失,然後在失去了氣體的情況下,星系突然死亡。

而導緻氣體突然流失的原因,天文學家猜測是黑洞搗的鬼,它将冷氣體給瞬間吸光,而後導緻了星系的突然死亡。

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另一種原因便是新氣體的供應出現了問題,由于沒了氣體的供應,像銀河系這樣的星系,最終隻能窒息而死。相對于第一種形式,這個過程較為緩慢。

但不管是快速還是緩慢,這個時間尺度都是以宇宙時間尺度來衡量的,是以,無論是哪一種過程,對人類來說都相當的漫長。

劍橋大學的天文學家在此前的一項研究中發現,星系内恒星死亡後的金屬元素含量,決定了星系本身是死亡還是會存活。

因為天文學家發現,在這些死亡星系内,金屬元素的含量會在一定時期内會持續上升,直到星系内的氣體被全部消耗殆盡,金屬元素含量上升才會終止。

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可如果星系内的氣體是被突然吸走的,那麼金屬元素的含量,不管是在星系活着還是死後,數量水準就差不多是一緻的。

此前,劍橋大學的天文學家,分析研究了銀河系附近至少2.6萬個星系,他們發現大多數死亡星系内部金屬含量,高于生前時的含量。這似乎就能表明,窒息而死,才是銀河系死亡的形式。

這一觀點相比于突然死亡的假說,相關的研究要靠後一些。雖說主流天文學界已經逐漸認可了這一假說,但新的問題又擺在了天文學家的面前,即像銀河系這樣的星系為什麼會窒息而死,背後是什麼因素導緻其窒息的呢?

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要麼是黑洞,要麼是超新星爆發?

一種猜測是跟黑洞有關。像銀河系的造星過程,内部的氣體在低溫和高密度的情況下,才會在引力的作用下,緩慢坍縮形成新的恒星。

然而在星系的内部,存在超大品質的黑洞。後者強大的引力會不斷吸走氣體,這個過程會導緻溫度的升高,進而破壞了新恒星誕生的條件。

舉一個不太恰當的例子,好比一間屋子,如果要積落厚厚的灰塵,屋子裡不能有人活動,而且氣流也處在一個穩定的狀态,這樣空氣中的塵埃才能緩慢的積落在地上。反之屋子裡氣流不穩定,灰塵就無法積落沉澱下來。

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另一種猜測,則是跟大品質恒星的死亡有關。品質大的恒星死亡後,會存在超新星爆發的過程,爆炸形成的起浪,會将星系内原來的氣體都沖擊到星系的外面。

當爆炸結束逐漸平息下來時,那些被推到外面的氣體,卻不會進入到星系的内部了。由于無法參與到新恒星的制造過程,星系本身也就一步步走向了死亡。

總結上述兩種猜測,雖說“兇手”不同,一個是黑洞一個是超新星爆發,但原因卻是一樣的。都是因為對星系内部氣體造成了幹擾,進而影響到了新恒星的形成。

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不過,這兩種猜測目前也僅僅是假說,星系的死亡究竟是不是因為這種原因而導緻的,天文學界還有不同的看法。

試圖通過模拟去還原死亡的過程

以超新星爆發為例,雖然氣體在爆炸過程中,被氣浪沖擊到了星系的外部,但星系本身還有強大的引力。為何這些氣體在之後隻能聚集在星系的周圍,而不是重新回到星系的内部?天文學家一直在試圖通過計算機的模組化,來模拟這種情況。

但是現在碰到的問題是,計算機無法模拟星系的整個演變過程。至于爆炸、恒星數量的增長以及交織在其中的黑洞,要完全模拟出來就更難了。

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至于黑洞會不會吸走星系内的氣體,現在的解釋也不過是基于理論的合理猜測。黑洞雖然被證明存在,而且天文學家也多次觀測到過不同的黑洞,但截至到目前,與黑洞有關的整個理論體系,本身也沒有經過實證。

這樣一來,所有的猜測都無法落到實處,猜測也就隻能還處在假說階段。而且天文學家還相信,導緻星系衰落和死亡的兇手,也不一定隻有上述兩種,或許還存在其他的未知原因。

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比如,推動窒息假說的劍橋大學的天文學家就認為,星系内部恒星數量多,互相擁擠的環境,也會導緻新恒星誕生的過程被幹擾,一旦打斷了這個程序,星系就會不可避免的進入窒息和衰落模式。

結語

像銀河系這種龐大的螺旋狀星系,其死亡程序持續下去,随着内部恒星的數量持續降低,原有恒星運作的軌迹也會随之發生改變。

于是乎在漫長的歲月中,星系的最終結局不是爆炸,而是在一顆顆的恒星死去後,它自身也逐漸的萎縮,并漸漸失去光亮,陷入到一片死寂和黑暗之中。

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從星系自身的尺度去看,這個過程或許很快。然而對人類來說,縱然是其死亡的過程,也能持續數十億年的時間。而在這個時間段内,不光人類的文明存在,甚至此後還能誕生出其他新的文明形式。整個程序,想想就相當的奇幻,可推動這一切産生的機制是什麼,人類目前還是一無所知。

如果将星系的死亡過程,跟宇宙的生命結合起來,腦洞大開或許可以這樣去猜想,星系處于青壯年時期,生命體的形成和演化也是複雜多樣的,而随着星系進入遲暮之年,大多數生命也随着星系的衰落而消亡了。

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而我們人類文明,就處在銀河系的遲暮之年,之是以遲遲找不到其他高等文明,或許是因為他們都不存在了。

這樣一來,在整個銀河系乃至整個宇宙中,我們可能真就是孤獨的。宇宙就像一個超級墳場,而我們不過是最後的守墓人。

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當然,這依舊是一種假設甚至是幻想。宇宙太過于浩渺又相當奇幻,人類自身的認知,還無法去解釋它。

參考資料:

《誰“殺死”了星系?》 新京報 2015年5月24日

《你從哪裡來,宇宙重元素》 科技日報 2017年9月22日