銀河系外側遭不明力量擾動,出現奇怪的震顫,科學家稱已找到源頭

魅力科學君 發佈 2022-09-29T02:17:24.388834+00:00

我們身處浩瀚的銀河系之中,根本就不可能直接看到銀河系的全貌,不過這沒關係,利用各式各樣的觀測設備,科學家可以獲取到銀河系中的眾多恆星的大小、距離、位置、運動狀態等等數據,將這些觀測數據進行相應的處理之後,就可以推測出銀河系在整體上的狀態。

我們身處浩瀚的銀河系之中,根本就不可能直接看到銀河系的全貌,不過這沒關係,利用各式各樣的觀測設備,科學家可以獲取到銀河系中的眾多恆星的大小、距離、位置、運動狀態等等數據,將這些觀測數據進行相應的處理之後,就可以推測出銀河系在整體上的狀態。

2013年,「蓋亞」衛星成功發射升空,它的使命正是以高精度的設備觀測銀河系中的眾多恆星,迄今為止,這顆衛星已經傳回了大約20億顆恆星的觀測數據,為人類更加深入地了解銀河系作出了重大的貢獻。

科學家在對「蓋亞」衛星傳回的數據進行研究的過程中發現,銀河系外側似乎遭到了某種不明力量的擾動,並因此出現了奇怪的震顫,具體表現為,在銀河系盤狀結構的外側區域,大量的恆星都在以一定的速度「擺動」和「起伏」(相對於銀道面)。

科學家將其形容為,如果將銀河系比作一個平坦、寧靜的水池,那麼這種現象就好像是有一塊大石頭掉進了這個「水池」,隨後激起了一層層的波紋。為什麼銀河系外側會出現奇怪的震顫,擾動銀河系的不明力量來自哪裡?帶著這些疑問,科學家們進行了更加深入的研究。

一個來自瑞典隆德大學的研究團隊近日在《皇家天文學會月報》發表論文稱,科學家已經找到了擾動銀河系外側區域的源頭。

根據研究人員的介紹,該團隊利用來自「蓋亞」衛星的觀測數據建立起一個「波浪模型」,模擬結果表明,銀河系外側這種奇怪的震顫應該是開始於數億年前,而造成這種現象的則是銀河系的一個衛星星系——「人馬座矮橢球星系」(SagDEG)。

人馬座矮橢球星系是一個直徑約為1萬光年的矮星系,最早於1994年發現,它在天空中位於人馬座方向,距離地球大約7萬光年,這個星系曾經被認為是距離銀河系最近的矮星系,不過在距離地球僅2.5萬光年左右的「大犬座矮星系」被發現之後,它就變成了「第二近」。

觀測數據表明,人馬座矮橢球星系沿著一個繞極軌道圍繞著銀河系中心運行,其與銀河系中心的距離約為5萬光年,而這也就意味著,在圍繞銀河系中心運行的過程中,這個星系會直接穿過銀河系,而它穿過的區域就位於銀河系盤狀結構的外側。

研究人員指出,在過去的日子裡,人馬座矮橢球星系已經多次穿過了銀河系,而數億年前,正是人馬座矮橢球星系上一次穿過銀河系的時期。

在這個過程中,銀河系外側區域中大量的恆星因為人馬座矮橢球星系產生的引力效應而偏離了原來的平衡位置,但在銀河系的引力束縛下,它們並不會遠離,而是在原來平衡位置振盪,這就造成了它們在整體上像波浪一般地推擠和起伏,進而導致了該區域表現出了明顯的震顫效果,即使到了現在,這種震顫依然沒有平息。


因此可以說,導致銀河系外側出現奇怪震顫的「不明力量」,其源頭正是人馬座矮橢球星系。

科學家認為,在穿過銀河系的過程中,人馬座矮橢球星系並不是「毫髮無損」,與之相反,每一次穿過銀河系,它都會被銀河系吞噬掉大量的質量,根據估算,在上一次穿過銀河系的過程中,人馬座矮橢球星系至少損失了20%的質量。所以我們不難想像,隨著時間的流逝,這個矮星系遲早會被銀河系吞噬殆盡。

值得一提的是,我們現在所看到的這個浩瀚的銀河系,其實就是通過星系間不斷地吞噬與合併逐漸成長壯大起來的,而在遙遠的未來,銀河系還會再次壯大,因為在距離我們大約254萬光年的位置上,有一個比銀河系更大的星系——仙女座星系,正在以大約每秒120公里的速度向銀河系接近。

預計在37.5億年後,仙女座星系與銀河系的主體結構將會相遇,在此之後,這兩個星系將會多次互相穿過,並最終合併成一個龐大的橢圓星系,如果屆時的地球上還有人類的話,那麼他們看到的夜空,將會被這個龐大星系的明亮核心所占據。


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參考資料:

Paul J McMillan, et al. The disturbed outer Milky Way disc,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, stac2571, Published September 2022

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