銀河系“后世”平靜掩蓋了“前生”動蕩
科學家沒能找到暗物質粒子存在的足夠證據(jù),通過暗物質的引力作用可以尋找它們的活動蹤跡,普遍存在于宇宙太空的暗物質帶來了星系運行的動力之源。銀河系主要由暗物質構成,但人們習慣于對既有事實的認知,銀河系步入了沉悶的中年期,不會發(fā)生什么新奇和激動人心的大事件,銀河系適應了穩(wěn)定、舒適和單調的運行方式,然而,銀河系曾經(jīng)歷了動蕩而混沌的歲月,天體物理學家安·芬克拜納在《自然》雜志發(fā)表了研究成果,他認為銀河系在混亂和暴戾中誕生,早期銀河系的形成有一個動蕩不安、錯中復雜和狂野暴躁的過程,銀河系在可預見的未來將重新陷入大災變中。
銀河系中心“蝸居”一個強大引力的黑洞,超大質量的銀心黑洞是銀河系的“超級霸主”,它的質量大約是太陽質量的400萬倍,黑洞是一個瘋狂的“掠食者”,貪婪地吞食了周圍的大量物質,在不停地吞噬中長成了巨大的怪獸,但銀心黑洞吞沒周圍物質的速度 不是太快,當被吞噬的物質體量過大時,黑洞難以立刻吞滅它們,在巨量的周圍物質跌進黑洞之前,其中的一部分物質被反彈出來,好似某個食客吃食的情形,一次性進食太多,食物被堵在食道中,食客出現(xiàn)了打嗝癥狀,有一部分食物從食道中吐了出來。
科學家對一個問題產(chǎn)生了特別的興趣,銀河系中心的黑洞大約在一千萬年前發(fā)生了一次噴發(fā),巨量的物質和能量從黑洞圓盤的兩端噴涌而出,通過噴射產(chǎn)生了強烈的激波,在黑洞盤面的上下兩端噴射出兩個“背靠背”的巨型熱氣體,從銀心兩端拋出了泡沫狀氣流,在臨近的太空綿延了25000光年的距離,強悍的柱狀形噴流由X射線和伽瑪射線構成。黑洞產(chǎn)生了引力輻射效應,在銀河系的演變中起到了關鍵作用。人們用肉眼可以觀測到銀河系大約10萬光年跨度的圖景,地球位于銀河中心區(qū)以外的“郊區(qū)”,距離銀心的黑洞大約為25000光年,地球位于銀河系中心和銀河系邊緣之間的中間位置,地球處在銀河系生命活動的“黃金地段”。

銀河系主要由看不見的暗物質主導,占到銀河系總質量的大約80%到90%,相比較一下,在銀河系的周圍有一個矮星系,它含有的暗物質比例是普通物質的大約一千倍。球狀星團通常由古老的星系組成,它們基本沒有暗物質的成分,科學家解釋不了球狀星團缺失暗物質的原因,某種未知的機制導致了暗物質的消失。大小麥哲倫星系實際上是矮星系,至少有幾十個矮星系與銀河系產(chǎn)生了關聯(lián),銀河系過去的矮星系數(shù)量可能更多,在銀河系以外有數(shù)百個矮星系的殘余,這些矮星系可能是從銀河系分離出的,而銀河系以外的矮星系也可能進入銀河系。
氣體云成了恒星誕生的搖籃,從銀河系內不同密度的氣體云誕生了不同質量的恒星,每年從銀河系的氣體云中產(chǎn)生了質量為太陽數(shù)倍的恒星,大質量的年輕恒星十分活躍,在喧囂狂暴中噴發(fā)了巨量的紫外線和其它類型的光輻射,釋放了巨量的普通物質。超大質量的恒星很快進入生命周期的晚年,最終以超新星暴的方式進入死亡期,銀河系的小質量恒星緩慢地擴張為紅巨星,它們的體積可以擴大到地球所在的位置。

從銀河系中不斷地誕生了新的恒星,然而,銀河系不是一個十分活躍的星系,目前大致上處在演化的黃金時期,然而,銀河系總有一天會耗盡所有的氣體云物質,它們是制造恒星的原材料。恒星的搖籃終有停止孵化的時刻,大質量恒星消耗了更多的氣體燃料,它們的演化速度隨之加快,大質量恒星有更短的生命歷程。小質量恒星消耗了更少的氣體燃料,它們的演化的速度隨之減慢,小質量恒星有更長的生命歷程。恒星無論大小和生命周期的長短,它們終將走向生命周期的盡頭,天文學家實際上對恒星走向消失的銀河系時代知之甚少。
(隨著最后一代恒星或最后一顆恒星的熄滅,銀河系將會告別恒星時代,進入黑洞和暗物質主導的漫漫黑夜時期,暗物質和黑洞可能將銀河系重新帶入起點。星系的演化分成幾個階段,好似把籃球比賽分成上半場和下半場,星系演化的上半場是恒星時代,出現(xiàn)了第一代、第二代、第N代恒星。星系演化的中場是恒星和黑洞并存的時代,第一代超大質量的恒星轉變?yōu)榈谝淮诙?,由超新星暴釋放的星際物質形成了第二代的恒星,第二代的超大質量恒星在死亡中轉變?yōu)榈诙诙矗钡阶詈笠淮诙吹某霈F(xiàn)。星系演變的下半場是黑洞時代,一個沒有光線和生命的時代,宇宙的黑洞時代包括了黑洞、中子星和矮星等天體,中子星的物理性質接近了黑洞,矮星是處在恒星和行星之間的天體。
科學家目前對黑洞和暗物質的屬性了解得不夠,黑洞和暗物質可能存在未知的相互作用,暗物質形成黑洞的可能性是一個未解之謎。星系演變的下半場也許比星系演變的上半場更加精彩、劇烈和神奇。只有認識了黑洞和暗物質的屬性,人們才能分析和推斷宇宙在“后恒星時代”的演變規(guī)律,對宇宙的演變過程獲得全面而充分的認識,黑洞物理學的研究取得了很大進展,然而,黑洞的觀測和理論分析有待深入。暗物質預測有扎實的理論基礎,然而,觀測和物理實驗缺少突破性的成果。中外科學家加大了暗物質探測的力度。現(xiàn)有的宇宙學教科書主要討論宇宙的“恒星時代”,隨著暗物質和黑洞研究取得實質性的成果,宇宙“黑洞時代”的內容將會增加到宇宙學的教科書。)

(編譯:2021-4-17)
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