銀河系的中心有多亂,恆星頻繁相撞,伽馬射線暴不斷

在銀河系的中心,大量的星際塵埃、氣體籠罩着一個神秘的世界。這裏的混亂,令人匪夷所思。

根據科學家的估計,直徑15萬光年的銀河系大約有2000-4000億顆恆星。而在僅僅中心區域幾千光年的狹窄範圍內,除了一個質量達到太陽400萬倍的超大質量黑洞之外,還擁擠着約100億顆恆星。這些恆星普遍都是老年恆星,有些已經進入到了紅巨星的階段。

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銀河系中心的恆星密度,遠遠超過了其他區域,比北京和一些三四線城市的對比還要誇張得多。如此驚人的擁擠程度,導致銀河系中心很可能會非常混亂。長期以來,科學家們都相信,就像是早高峯的地鐵裏互相踩腳在所難免一樣,這裏的恆星近距離接觸也是常有的事。

科學家常常慶幸,我們的太陽系沒有位於那片是非之地,否則今天的地球恐怕根本沒有生命。當恆星的相對位置變化時,引力場也會不斷變化,對行星等天體造成劇烈的擾動。哥倫比亞大學極寒世界實驗室的科學家們進行模擬後指出:在銀河系中心的恆星中,絕大部分都在最近10億年的時間裏經歷過數十次近距離接觸。這樣的接觸對於它們周圍天體的宜居性來説,有着舉足輕重的影響。

他們的模擬顯示,對於銀河系中心的恆星來説,平均每5萬年就會與其他恆星近距離接觸一次。

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即便是我們的太陽系,也會偶爾和其他恆星靠近。比如在7萬年前,一個名叫肖爾茨星的雙星系統(WISE 0720-0846)就曾經闖入太陽系。據估計,最近的時候,它距離我們僅52000個天文單位,也就是約0.82光年。這不是它唯一一次闖進來,大概在8萬年前,它也曾經來到了距離我們6.6-7萬天文單位的位置。

這樣的接觸雖然不會直接撞上地球,或者導致地球脱離軌道,但是依然有可能帶來毀滅性的打擊。原本安穩運行的彗星和小天體在奧爾特雲內活得很好,結果在恆星的引力擾動下開始亂竄,有一些就會進入內太陽系甚至撞上地球,導致滅絕事件的發生。如果再近一點,恆星來到距離我們20000天文單位的距離,那麼就真的有可能通過引力把地球拖走,導致地球變成死亡的世界。

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哥倫比亞大學的Moiya McTier解釋説:“恆星間的近距離接觸會給行星帶來危險的結果,不過其結果卻受到多方面因素的制約:兩顆恆星質量的比例、二者的移動速度、靠近的角度、當然還包括它們的距離。總的來説,這樣的近距離接觸可能會直接將行星從宿主恆星周圍拖走,或者破壞其軌道穩定性導致它在未來被甩出自己的系統。不管怎樣,這兩種可能性都會導致行星不再宜居。”

此前就有研究表明,恆星周圍的行星並不穩定,它們被甩出自己系統的可能性比我們想象的要高。去年的時候,瑞典的一支科研團隊就在天文與天體物理著名期刊《MNRAS》上發表論文稱:在疏散星團中,大概有25%的類太陽恆星會因為近距離接觸而失去自己的一顆或更多行星。同年,荷蘭萊頓天文台的天文學家也指出:相對密集的星團中,有14%的行星會在1000萬年內脱離自己宿主恆星的控制。

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由此可見,這樣的恆星間近距離接觸的確會給行星的穩定性帶來巨大的挑戰。

這就更讓科學家好奇:銀河系中心的恆星密度更加驚人,近距離接觸事件更加頻發。那麼,這樣的事件到底有多頻繁呢?

為了得到這個問題的答案,Moiya帶領着自己的團隊對那裏的數百萬顆恆星的軌道進行了模擬。然後,他們通過對每顆恆星的密度分佈曲線進行了分析,從而推測這種近距離接觸事件的發生次數。這個過程非常複雜,耗時良久,但得到的結果卻非常值得。

“我們發現這裏80%的恆星,每10億年就會與另外某顆恆星來到1000個天文單位的距離,其中一半在這段時間內會與其他恆星相遇數十次。更加近距離的接觸頻率會降低,但100個天文單位之內的接觸仍然屢見不鮮。”

不僅如此,這裏的行星還會面臨其他毀滅性的打擊。由於恆星密度高,這裏出現超新星爆發的概率也比較高,同樣的原因,這裏的天體也會在更近的距離上遭受到波及。這裏的行星很可能面臨大量的伽馬射線暴這種來自宇宙的“滅絕能量事件”,導致整個星球的生物被滅絕

有科學家認為,地球在最近1100萬年間出現過的全球變暖、臭氧層消失等事件,都有可能與超新星爆發有關。而銀河系中心的行星所面臨的伽馬射線暴頻率更高、距離更近,因此破壞力也更強。

因此,至少從目前來看,銀河系的中心不是一個好的居所。我們應該慶幸太陽系沒有出現在那個是非之地,否則今天的地球恐怕是一片荒蕪。

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從另一方面來講,不僅僅恆星的周圍有一個宜居帶,行星必須位於這個範圍內才有機會孕育生命。即使是像銀河系這樣的巨大天體集合,也存在一個宜居帶。而我們的太陽系恰好位於銀河系的旋臂上,距離銀河系中心有2.5萬光年,遭遇到的危機也相對少得多。

同時,這也給我們尋找其他宜居行星或者是地外生物提供了借鑑。看起來,我們有必要提出銀河系宜居帶的概念,將重點放在這個範圍內,這樣可以提高尋找目標行星的成功率。

當然了,既然我們已經存在,那麼太陽系周圍自然都位於銀河系的宜居帶內,這給我們的尋找提供了便利。如果真的有外星人存在,相信也不會離我們太遠,除非是位於銀河系的另一側……

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