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宇宙的恐怖秀场:碰撞星系中的喷射流​,很是壮观

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天文在线 2021-10-14 08:51

太空可能是一场恐怖的表演。现在天文学家已经捕捉到了两个重量级星系碰撞时引发的大屠杀的第一张照片证据。国际研究人员在两个星系撞击时捕捉了有史以来第一幅相对论性喷流和等离子体喷射的图像。虽然星系碰撞并不少见,但这是我们第一次看见这样的喷射物溢出。这继而又为我们提供了一些关于它如何形成的线索。

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在此情况中,两个星系的中心都有巨大的黑洞。这些黑洞将物质吸引到一个猛烈并发强光的漩涡中。这样的明亮的核心被称为活动星系核(AGN)。它们一秒内释放出的能量比我们可怜的老太阳一辈子产生的能量还要多。大约15%的活动星系核恰好具备从两极发射等离子体流的条件,这也创造了一对穿越星际的“激光剑”。

大多数喷射流的方向都指向远离我们视线的地方。这样的活动星系核我们称之为类星体。但偶尔它也会冲着我们,使我们能安全观察这接近光速运动的粒子形成的喷射流。一个名为TXS 2116-077的星系恰好就有这么一种活动星系核。这对想分析其完整光谱的天文学家来说是个好消息。但是,这场“灯光秀”却有点奇怪。

博洛尼亚天体物理学和空间科学天文台的天文学家斯特凡诺·马尔凯西(Stefano Marchesi)解释道:”通常情况下,喷流发出的光线非常强大,亮我们无法看到它背后的星系。这就像当有人用手电筒照进你的眼睛。你只能看见手电筒的光。但这束喷流的威力较小,因此我们可以看到它来自的那个星系。”看来,这种特殊的喷流只是在“热身”。我们可以看到其背后的母星系正在潜入另一个星系的中心。

这条线索有助于研究人员解释这喷流的年轻性。较亮的活动星系核通常位于布满相对年轻的恒星的星系内。这可能反映了恒星形成所需的(和喂养黑洞)物质云的丰富。奇怪的是,那些产生喷流的星系往往是较老的椭圆型星系。参与这次碰撞的两个星系是两个形似圆盘并比较年轻的星系。但因为这两个星系中散布着少量气体和其他朦胧物质的表明这并不是它们第一次“打架”。

把这些线索放在一起后,研究人员认为尘埃和气体云需要巨大的”推搡”才能降到活动星系核上。在那里它被旋转,变得很热,然后再次被远远地射向宇宙。来自克莱姆森大学的天文学家马克·阿杰罗(Marco Ajello)说:“气体很难从星系中被分离出来并被送到星系中心。你需要一些东西来‘摇一摇’星系才能使气体到达中心。”最终,黑洞范围内的所有物质都会被喷走,从而导致一段相对平静的时期。

这个时期中,活动星系核冷却,恒星也不再形成。这一发现影响了我们对来自其他椭圆星系的喷流的解释:我们发现碰撞是这些充满较老恒星的星系的演化过程中的关键特征。由于我们所处的银河系注定要在约45亿年后与邻近的仙女座星系会合,我们可能会看见类似的“血腥暴力”的喷流。我们银河系的黑洞并不活跃,但只要重组一下,一切皆有可能。

德国电子同步加速器研究所的物理学家瓦迪希·帕利娅(Vaidehi Paliya)说:“科学家进行了详细的数值模拟,并预测这一事件可能最终导致一个巨大的椭圆星系的形成。根据物理条件,它可能拥有相对论喷流,但那将是很久以后的事了。”

BY: Mike McRae

FY: Amberley

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