为什么说暗物质“拯救了”死亡星系？

ylzhang

大约70到100亿年前，数个星系落入了后发星系团——一个由数以千计星系组成的星系团。挤压和碰撞使得一些“运气不好”的星系“熄灭”了，它们不能再形成火热的、年轻的恒星了。

按照常理，碰撞之后，星系的残骸应该四散在宇宙空间中，而不仅仅只是像这样再也不能产生新的恒星。所以到底是什么让这些残骸没有从星系团中分离呢？根据2018年7月20日发表在《皇家天文学会月刊》（MNRAS）上的一篇模拟研究的结果显示，在这些星系的残骸中存在着暗物质，并且暗物质大约是可见物质的100倍。

欧洲核子研究组织（CERN）认为暗物质是一种不可观测的，不会吸收、反射或发出电磁辐射（例如光）的物质。目前，科学家通过观测暗物质对可见物质的引力影响来推断它的存在。宇宙中的暗物质会随着空间和时间的不同而变化，而平均来说，暗物质的是可见物质的5倍。

根据西澳大学的博士研究生卡梅伦·尤金（Cameron Yozin），同时也是上文中提到的论文的共同作者所说，在星系中，形成于暗物质团中的是暗物质晕，比率能达到10到1000。“这些暗物质晕有大有小，所以在它们之中形成的星系也是同样的有大有小。”尤金在邮件访谈中解释道。

距离地球三亿光年的后发星系团中高比率的星系，有研究表明它们曾经足够大，以至于可以和我们的银河系匹敌，不过它们并没有这个机会，因为它们在这之前就已经“熄灭”了。“所以这些星系虽然在体积上和银河系差不多大，但是恒星的数量连银河系的百分之一都没有，这也导致了这种非常特殊的暗物质—可见物质比率。”尤金说。

图解：深埋在后发座星系团中心的星系，是以正面朝向我们，雄伟的螺旋星系 (NGC 4911)。

星系不能再形成新的恒星意味着星系的消亡。这让它们拥有了一定的光谱特性，所以在特定的滤波器中进行观察时会被分离开来。这些星系中充满了衰老黯淡的恒星，明亮而又年轻的淡蓝色恒星在这里是找不到的。因为这些恒星发出的光都是偏红的，因此天文学家把它们称作“红色死星”。

“还有第三类更小的星系，也叫作‘绿色山谷’，由那些正在从蓝到红转变的星系构成。”尤金补充道。能够导致星系“熄灭”的因素有许多，但是一般来说星系“熄灭”都和缺失形成恒星必备的冷气体有关。

有时这些气体只是消散了，但后发星系团提供了一个特殊的例子。星系由于星系团巨大的引力而落入其中，但星系团中的热气体就如同风吹灰尘般地将星系中的冷气体驱逐了。

图解：后发座星系团的图片。提供者：NASA/探险家 6号

宇宙的暴风中心并不需要死亡的出现，个体间的相遇、碰撞能证明这是致命的，讽刺的，因为这引发了短暂的恒星“出生潮”。天文学家在NGC 3801星系监测到了这种“相遇”过后的余波，结果令人叹为观止的。碰撞后随之而来的剧变产生了激波，激波穿过相撞的气体云，促使巨大的、火热的新恒星的形成。但是它们生长快，衰亡也早。留下易燃易爆即将变成超新星的残骸，炸毁剩下的气体云与星尘，迫使恒星孕育工程停摆。

在另外的例子中，虽然死亡的星系里有大量的气体，但还有一些其他的因素在阻止它们形成新的恒星。有可能的罪魁祸首？星系的核心被超大质量的黑洞所占据，流向（或落入）黑洞的物质阻隔了能量，加热并且搅动周围的气体。就像是被忘在了炉灶上的并且被过度搅动的果冻，永远无法形成恒星“胚胎”。

超大质量的黑洞在相撞星系的消亡中也起到了重要的作用。它们通过发射高速等离子体射流吞噬掉超新星爆炸后残存的气体。这些都是最近二十年间的新发现，它们之所以能够呈现于我们眼前，得益于经过改良的路基和天基观测设备，例如美国国家航天局的钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）、星系演化探测器（Galaxy Evolution Explorer）以及欧洲太空总署的赫歇尔空间天文台（Herschel Space Observatory）。

在不久之前，天文学家们还将星系看作有着明确生命周期的独立结构，从诞生到消亡，基本上不会碰撞。而我们现在知道了其实星系在很早之前就开始衰亡了，中心的超大质量黑洞和星系间的碰撞在星系演化的过程中扮演了很重要的角色。

但是还有许多亟待解答的未解之谜。究竟什么是暗物质？如果按照目前的模型推断来看，宇宙里应该充满了非常小的暗物质晕，那么由暗物质晕包裹着的小宇宙又在哪里呢？

“举个例子，银河系按理说应该被数百个看不见的小暗物质晕包围，但是到目前为止，我们只探测到了不到50个星系。”尤金说。“或许宇宙里并没有我们预测的那么多暗物质晕，或许恒星的形成就是如此的没有效率，又或许它们能够轻易地被压缩在低质量的暗物质晕里。”

这一切都太酷啦

一些星系像是僵尸一般——它们拥有年轻的恒星，但是却不能继续形成新的恒星（它们已经死了，但是它们自己却不知道）。我们最近的邻居，仙女星系也许就是其中之一。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. science- NICHOLAS GERBIS

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原文地址：今日头条