楠木軒

最新研究太陽系是從災難中誕生,如果它不撞銀河系就不會有人類

由 宿秀榮 發佈於 科技

在這個宇宙裏,“輪迴”是個非常常見的話題。恆星死亡爆發為超新星,超新星的遺蹟又造就新的恆星;黑洞可以吞噬一切,但又有理論認為黑洞可以孕育一個星系。在宇宙中,死亡和災難彷彿總是和誕生聯繫在一起。

最近的一項研究表明:即使是我們的太陽系,可能也是從災難中誕生的。除了大家都知道的太陽系誕生於一顆古老超新星的理論之外,歐洲的科學家還發現:如果不是幾十億年前一個星系與銀河系發生劇烈的碰撞,可能也不會有太陽系的誕生。

在本星系團中,銀河系並非完全獨立存在的。在它的周圍,科學家發現了差不多60個比較小的星系,在引力的作用下圍繞銀河系公轉,這些星系被稱作衞星星系。我們最熟悉的衞星星系,就是航海家麥哲倫記錄下來的大小麥哲倫星雲。今天,咱們要説到的,是科學家在1994年發現的一個矮星系——人馬座矮橢球星系。

(圖片説明:人馬座矮橢球星系的位置示意圖,由於它幾乎和我們位於明亮的銀心兩側,所以觀測起來也有些困難)

人馬座矮橢球星系(Sagittarius Dwarf SpheroidalElliptical Galaxy,縮寫:Sgr d Sph或Sag DEG),距離我們大約7萬光年,自身直徑約1萬光年,以幾乎垂直於銀盤的軌道繞銀河系公轉。

早在2018年的時候,歐洲航天局的蓋亞衞星就發現:這個矮星系在最近3-9億年之間曾經從銀河系中穿行而過,引起了銀河系核心一些恆星的擾動。而接下來兩年的觀測,科學家發現:Sgr d Sph 絕非僅僅在銀河系中穿越過一次,而是多次在銀河系體內穿行。進一步的研究顯示,它很有可能在57億年前也完成過一次穿越,而這一次穿越,直接導致了我們太陽系的形成!

(圖片説明:圖為蓋亞衞星在2014年7月至2016年5月期間拍攝的全天空恆星密度圖,Sgr d Sph位於銀心下方,明顯被拉成了細長的形狀)

這個理論是由西班牙特內里費島加納里亞天文研究所的一支團隊發現的,他們將研究的論文發表在了《自然天文學》雜誌上,向我們展示了太陽系僥倖的誕生。

根據蓋亞衞星的數據,科學家們推測:在最近60億年的時間裏,Sgr d Sph至少與銀河系發生過3次碰撞。其中最近的一次發生在大約10億年前,和蓋亞衞星在兩年前觀測的數據基本相符;在此之前,在大約20億年前,它也曾經穿越過銀河系;最遠的一次發生在大約57億年前,這也是導致太陽系形成的重要原因。

很多人一聽到星系的碰撞,首先想到的是天體之間的撞擊所帶來的毀天滅地的災難。實際上,由於恆星之間距離過於遙遠,所以天體直接碰撞的概率並不大。恰恰相反,在星系碰撞過程中,反而有機會促成天體的形成。

(圖片説明:科學家模擬Sgr d Sph三次撞擊銀河系的時間和模式示意圖)

論文的主要作者Tomas Ruiz-Lara向我們解釋了這其中的機制:

“一開始的時候,這裏有一個星系,比如銀河系,它非常安靜。在經歷了最初恆星急速形成的初始階段或者我們研究中提出的早期星系合併過程後,銀河系就進入了平衡狀態,恆星開始穩速形成。突然,這個人馬座矮橢球星系墜入銀河系,打破了平衡,原本靜止的氣體和塵埃在更加巨大的星系中開始像水紋一樣盪漾出漣漪。”

這些漣漪會導致一部分區域的氣體和塵埃密度下降,讓它們在其他區域聚集。同時,星系之間的碰撞還產生了類似於超新星衝擊波的效果,這種衝擊波非但不會把氣體雲吹散,反而會將它包裹起來。原本這些物質需要非常漫長的歲月才會在引力作用下坍縮成為恆星,而在衝擊波的助推之下,它們迅速凝聚在一起,加速了恆星的形成。

(圖片説明:衝擊波包裹氣體雲的示意圖)

Tomas Ruiz-Lara表示:“當我們對蓋亞衞星關於銀河系的數據進行分析時,發現了三個恆星形成加速期,分別在57億年前、19億年前和10億年前達到峯值,恰好與我們認為人馬座矮橢球星系穿越銀盤的時間相對應。”

“看樣子,Sgr d Sph不僅雕刻了銀河系的形狀、影響了恆星在銀河系內的運動模式,還使得銀河系變得更加壯大。”論文的共同作者、同樣來自IAC的Carme Gallart説,“看起來,銀河系內很多恆星的形成都與它有關,如果沒有它,這些恆星恐怕就不會出現了。”

他説的恆星之中,就包括我們的太陽系。他們的這個説法並非單純的猜測,而是基於大量的觀測數據和模型才提出的。他們對太陽附近6500光年以內的恆星進行了比較,尤其注意了它們的光度、顏色和距離。通過這些數據得到的結果,也都和這次關於人馬座矮橢球星系撞擊銀河系的研究相符。

雖然這個説法還不是絕對的結論,但是可能性還是非常高的。Gallart表示:“在人馬座矮橢球星系第一次穿越銀河系的作用導致大量恆星形成的同時,我們的太陽也誕生了。我們不知道後來變成太陽的氣體和塵埃雲是不是在人馬座矮橢球星系的引力作用下才發生坍縮,但這的確是一種可能性,因為太陽的年齡和人馬座矮橢球星系導致恆星形成的時期相一致。”

研究人員也並沒有強求太陽系誕生理論是否最終成立,他們更欣喜的是發現了衞星星系對主星系恆星形成的影響和作用,哪怕兩個星系的質量有天壤之別。

我們之所以能夠得到如此重要的科學發現,更多的也要歸功於歐空局的蓋亞衞星。2013年發射升空的蓋亞衞星,以繪製銀河系最完整地圖為使命,對銀河系內數十億顆恆星進行了觀測和定位,對於我們理解銀河系有着重要的幫助。

(圖片説明:歐空局的蓋亞衞星)

至於人馬座矮橢球星系,根據科學家的觀測,它在圍繞銀河系公轉的過程中,也在不斷損失着自己的質量。也許,它是在用自己的“生命”,為銀河系創造新的恆星。若不是它的碰撞,可能就不會有太陽系,也不會有地球,更不會有我們。

所以,當我們仰望夜空的時候,別忘了還有這麼一個矮星系,同樣是創造宇宙奇蹟的貢獻者。