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宇宙星系之间区域并不空旷:气体物质与流浪恒星

2019-7-30 9:19:55来源:新浪科技作者:晨风责编:骑士评论:

在宇宙星系之间存在巨大的空旷区域,跨越数百万光年,这些区域看上去似乎空无一物。但事实上,在这些区域内含有的物质成分甚至可能比星系区域还要更多。

如果你在这里选取一个立方米的空间,那么其中含有的原子数量可能平均还不到一个,但是当你将如此巨大的空间里含有的物质加到一起时,你会发现它们将会占到所有物质总量的50%~80%。”

那么,这些物质从何而来,它们未来的命运几何?

分布在星系之间区域的物质,通常被称作“星系间介质”(IGM),基本上是一些高温的离子态氢离子(失去外层电子的氢原子),另外也有少量原子量更大一些的元素,比如碳,氧和硅等等。虽然这些元素通常因为太暗而难以被直接观察到,但科学家们之所以知道它们的存在,是因为它们会在路过的光线之中留下蛛丝马迹。

在上世纪1960年代,天文学家们发现了类星体,这是一种距离非常遥远,亮度极高的活动星系核。而在那之后不久,科学家们注意到来自脉冲星的光谱信号中存在一些神秘的吸收线。这些吸收现象发生在光线从脉冲星发出,抵达地球上的望远镜之间的路途当中,没错——正是所谓的“星系间介质”气体物质产生了这样的吸收现象。

在接下来的数十年间,天文学家们已经在这些区域中发现了纵横分布的巨大的网状结构,其中含有的氢和其他稍重一些的元素的量,加到一起超越了星系本身的物质含量。这些气体物质当中,有一部分可能是从宇宙大爆炸诞生至今并没有经历过太多的变化,但其中稍重元素的存在也表明,受到周围星系内恒星的影响,被播撒了一些外来元素物质。

尽管在星系间那些最偏远的区域,随着宇宙膨胀的进行,这些地方实质上将永远孤立于星系世界之外,但这些“郊区”对于星系的发展却将起到关键性作用。在星系引力作用下,星系间介质会逐渐向星系靠拢聚集,速率大约是每年一个太阳质量,这几乎与银河系银盘内恒星产生的速率相当。

IGM是为星系内恒星新生提供物质的重要来源。如果没有外来气体物质的持续补充,随着气体物质逐渐耗尽,星系内恒星诞生的过程将逐渐停止。

为了更好的观测IGM现象,天文学家们也开始更加重视对来自遥远星系内所谓快速射电暴(FRB)的观测。通过这种手段,结合此前对类星体进行的观测,天文学家们持续对IGM的各项性质进行研究,并大致确定了其温度和密度。

尽管在星系之间的区域气体其实很多,但那并非唯一的存在;天文学家们还在这些空旷地带观测到孤立的恒星。有些专家将这些恒星称作“星系间恒星”或者“流浪恒星”。一般认为这些恒星是从其最初诞生的星系当中被“踢”出来的,原因可能是受到黑洞或者与其他星系之间发生碰撞产生的影响。

事实上,在星系间空旷地带到处流浪的恒星数量可不少。根据2012年发表在《天体物理学报》的一篇论文,显示已经发现阿紫银河系边缘至少存在650颗游离状态的恒星,而根据一些估算值,宇宙中这样的恒星数量可能多达数万亿颗。

科学家利用宇宙红外背景实验得到的结果显示,来自恒星的星光中,有将近一半来自星系之外的恒星,但至少在目前,这一观点还没有被天文学界完全接受。因此,在目前这个阶段,在星系间究竟存在多少恒星?可以说这仍然是一个开放性的问题。

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关键词:宇宙星系

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