星系大碰撞加速了“新星的誕生”
每年的新年和圣誕節(jié)氣氛濃厚,在節(jié)日聚會(huì)的場(chǎng)合,人們常用五顏六色的燈光裝飾歡慶的場(chǎng)景。當(dāng)宇宙星系彼此靠攏、相互聚合時(shí),它們?cè)诤棋奶照故境龊炅?、光影婆娑的色彩。星系NGC 2207和IC 2163在聚合過(guò)程中發(fā)出了光耀奪目的色彩,位于大犬星座的兩大星系距離我們的地球大約為1、3億光年,它們發(fā)生了“摩肩接踵”式的大碰撞或接觸性的“遭遇之戰(zhàn)”。在過(guò)去15年的天文觀測(cè)中,星系NGC 2207 和 IC 2163各自發(fā)生過(guò)三次超新星暴,每一次的超新星暴都發(fā)出了極其壯觀、超級(jí)明亮的X-射線光束。
特別明亮的物體被稱為“超亮光度的X射線源(ULXs),通過(guò)使用錢(qián)德拉X-射線天文臺(tái)的觀測(cè)數(shù)據(jù),天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了太空景色的美麗和壯觀。銀河系的NGC 2207和IC 2163由很多顆恒星組成,兩大星系以X-射線雙星系著稱。雙星系通常由一顆近軌道恒星和一顆中子星或相當(dāng)于恒星質(zhì)量若干倍的黑洞組成,雙星系的恒星彼此靠得太近,中子星或黑洞以強(qiáng)大引力拖動(dòng)了伴星,一層層地吞噬了伴星物質(zhì),當(dāng)伴星物質(zhì)跌入到中子星或黑洞的“虎口”時(shí),它們被即刻加熱到數(shù)百萬(wàn)度的高溫,從中釋放絢麗奪目的X-射線。

X射線源(ULXs)遠(yuǎn)超過(guò)大多數(shù)普通X-射線雙星系的光度,有些ULXs發(fā)射源的黑洞比另一些恒星量級(jí)的黑洞質(zhì)量更大,這些大質(zhì)量黑洞可能代表了中等質(zhì)量的黑洞類型。星系NGC 2207和IC 2163 的合成圖像包含了錢(qián)德拉數(shù)據(jù)中的粉紅色類型,哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)波段有紅色、綠色和藍(lán)色的類型,斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡收集和分析紅色或紅外線數(shù)據(jù)。為了探明兩大星系的ULXs,錢(qián)德拉合成圖像的制作使用了比之前觀測(cè)多了5倍的時(shí)間。
在星系NGC 2207 和IC 2163中記錄了28個(gè)ULXs事件的數(shù)據(jù),其中12個(gè)ULXs事件的觀測(cè)時(shí)間持續(xù)了幾年,7個(gè)為之前沒(méi)有觀測(cè)過(guò)的ULXs數(shù)據(jù),這7個(gè)ULXs事件在更早的觀測(cè)中處于安靜或“沉睡”的狀態(tài)。在星系不同區(qū)域的X-射線源數(shù)量之間有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性,恒星在不同星系區(qū)域的誕生速率也是如此。兩大星系的合成圖像顯示,恒星誕生的相關(guān)性通過(guò)X-射線源的集中度得以展示,X-射線源通常集中在星系的旋臂,而大量恒星從星系的旋臂區(qū)域誕生,X-射線源的相關(guān)性表明,有些雙星系的伴星為年輕的大質(zhì)量天體。
星系NGC 2207和IC 2163發(fā)生了大碰撞,其它發(fā)生大碰撞的星系同樣出現(xiàn)了密集型恒星誕生的過(guò)程。好似超音速飛機(jī)產(chǎn)生了音爆,在星系碰撞過(guò)程中即刻產(chǎn)生了激波,星系氣體云在激波的沖擊下發(fā)生了崩塌,氣體云的分割和凝聚催生了星系團(tuán)的形成。事實(shí)上,與ULXs射線源有關(guān)的恒星十分年輕,年齡大約為1000萬(wàn)年,而太陽(yáng)已是“人到中年”的年齡,在漫長(zhǎng)生命周期的100億年中度過(guò)了將近一半。不同質(zhì)量的恒星在星系NGC 2207和IC 2163中誕生,每年產(chǎn)生了24顆質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)的恒星,而類似銀河系的星系,每年僅誕生1顆到3顆質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)的恒星。在不同的星系,恒星的誕生率有顯著的不同,而星系的相互碰撞加速了恒星的誕生。

(編譯:2014-12-15)