星系碰撞[天文現象]

星系碰撞（galactic collision）並非一般意義上的碰撞，而是一種引力互動作用。星系碰撞在宇宙中相當普遍，也是星系演化的關鍵。

基本信息

• 中文名：星系碰撞
• 英文名：galactic collision

• 原理：引力互動作用
• 關鍵：星系演化

理論發展

星系碰撞在宇宙中相當普遍，也是星系演化的關鍵。但星系碰撞帶來的不是只有毀滅，還有新生。

合併圖冊

星系碰撞的一種可能的結果，就是星系的合併。當兩個星系發生碰撞，並缺乏 足夠動能來讓自己在碰撞之後繼續旅行時，它們就會彼此“墜”向對方，在無數次擦肩而過之後最終合併成一個星系。另一方面，假如參與碰撞的一個星系比另一個大得多，那么前者在碰撞後基本上能保持原樣，而後者則被撕裂，成為前者的組成部分。顯然，星系合併對原先兩個星系的形狀的影響比“大碰小”或“小碰大”要大一些。

在大多數情況下，星系碰撞不會直接發生，且只是損失一些星系外部的恆星，它們被強大的引力牽扯走，然後被拋擲到太空，留下星系內部的恆星浸淫在星系間的星海里。若碰撞直接發生，結果會很戲劇化：兩個鏇渦星系相撞，氣體圓盤被強烈的震撼力驅逐到空間裡，然後合併成更大更亮的星系，即形成一個不具氣體物質的橢圓星系。宇宙中的棒漩星系、不規則星系都是幾個星系碰撞或相互影響的產物。小星系呈鏇渦狀逐漸墜向最大的星系，直到被大星系“吞噬”掉為止，這些大星系則變得愈來愈大，繼續吞食比它們小很多的星系。

在《科學》雜誌上發表的一份報告指出，x形射電星系記憶體在能夠突然翻轉的大質量黑洞，這種現象可能是由於吸收了其他星系的黑洞而造成的。

大多數星系中都存在著特大質量的黑洞，其質量可達太陽質量的數百萬或數十億倍。人們認為其中最活躍的鏇渦在吞噬氣體和恆星時，會以可怕的速度進行鏇轉。吸入的物質鏇轉形成了一個向太空中強烈噴射能量的巨型盤狀物。調查表明，大約7%的活躍的射電星系具有x形的，或者說是翼狀的噴射流。天文學家認為，這些特徵代表著中心黑洞的運動，與地球自轉軸隨時間的改變而移動的情況非常相似。

觀測發現

眼睛狀碰撞

1980年，美國、英國、荷蘭合作發射的紅外天文衛星首次探測到極亮紅外星系的強烈紅外輻射，它比銀河系的紅外輻射強100倍以上。天文學家估計，這些很亮的紅外光是由於星系相互碰撞時，塵埃物質將碰撞中產生的新生恆星的光叢吸收並再輻射所致。哈勃空間望遠鏡在近3年的時間裡對30億光年內的123個極亮紅外星系進行搜尋，結果發現其中有30%有明顯可見的多重合併。在這些宏偉壯觀的多重碰撞中，科學家們看到了宇宙進化順序中的最終階段——小的碎片相互結合形成更大的天體。大量物質從星系的裂縫中出來，形成很長的佇列，物質收縮形成的多重核擠在一起，有時還可以看到星系相互結合的“巢”。這一結果表明了宇宙早期的樣子，那時的星系碰撞經常發生，因而誕生出許多新的恆星。

AM0644-741環狀星系

1990年4月24日，發射升空的哈勃太空望遠鏡向地球傳送回編號為AM0644-741環狀星系的獨特照片，該星系位於南半球劍魚星座方向距銀河系約3億光年的地方。看上去像一條鑽石項鍊的AM0644-741星系由年輕而又非常熾熱的恆星環組成，其直徑為15萬光年。該環狀星系是由兩星系碰撞而形成的，碰撞時其中一個星系恰好從另一個星系平面中穿過。巨大無比的引力衝擊改變了星系的結構，迫使氣團壓縮並引起劇烈的恆星形成，大量年輕而又高溫的天體組成了哈勃太空望遠鏡拍攝的淺藍色項鍊。

2004年9月，歐洲XMM-牛頓天文台的天文學家們觀測到了有記錄以來規模最大的一次星團碰撞。在兩個發生碰撞的星團中，其中一個由近千個子星系組成，另外一個中也包含有約300個子星系。兩個星團均位於長蛇座，距離太陽系大約有8億光年。不過星團間發生的碰撞可一點也不像公路上時常出現的汽車相撞事故：單個星體在星系總質量中所占的比重均非常微小，在發生碰撞時，它們會相互滲透、融合，並會聚成一個嶄新的較大星團。在浩瀚的宇宙中，星系間發生碰撞的情況並不罕見，但像這次同時出現數百個星系相互滲透、碰撞區域綿延超過300萬光年的情況還是頭一遭。

兩顆中子星碰撞

2005年5月9日，美國航天航空局的一顆人造衛星觀測到明顯是從遙遠星系傳來的一次激烈的能量爆發，這是首次觀測到的兩顆中子星激烈的碰撞。這顆人造衛星名叫斯威伏特，它傳來的信息很快被傳達給地面天文工作者，隨後展開了數小時緊張的分析研究工作。

中子星碰撞被用來解釋一系列令人費解的巨型射線爆發，這些爆發被稱為伽馬射線爆發。天文學家們目前可以肯定“長爆發”，即歷時幾秒到幾分鐘的伽馬射線爆發，是巨星燃盡，它們緻密的核塌縮導致星體爆發並在形成黑洞的過程中產生的；而“短爆發”，即不足1秒的伽馬射線爆發，產生的原因始終是個謎。

2007年8月，美國天文學家宣稱，他們最近藉助“斯皮策”太空望遠鏡成功觀測到四個巨大的星系團相互發生碰撞，併合並成一個人類迄今為止觀測到的最大規模的星系。

四星系碰撞圖

根據觀測結果，這四顆巨大的星系至少有銀河系那么大，每個星系包含了數十億顆恆星。天文學家預測，四星系碰撞後將最終合併成一個單一的巨大星系，質量大小約為銀河系的10倍。

此次星系碰撞星系團，編號為CL0958+4702，距離大約50億光年。天文學家利用安裝在“斯皮策”太空望遠鏡上的紅外攝譜儀，觀測到包含四個水滴形狀的橢圓星系團發出罕見的扇形羽狀光。這四個星系中的三個有銀河系那么大，另一個大小則相當於銀河系的三倍。在星系碰撞期間，拋射出了數十億個較老的恆星，最終將有一半的恆星重新形成一個新的星系團。

"天線行星"碰撞

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2010年8月據《每日郵報》報導，近日美國國家航空航天局利用三台高科技望遠鏡拍攝到一張驚人圖片，從圖中可看出是兩個已經發生碰撞的巨大星系群正在逐漸相互交融，畫面磅礴壯觀。

據科學家分析，這個碰撞交融的過程持續時間已達數百萬年。這次碰撞大約發生在6200萬年以前，並且現在仍在進行之中。

這兩個星系被命名為“天線銀河”，因為其長長的尾巴看起來很像天線。圖片中密集的氣體團包含多種元素，未來將會形成新一代行星；而亮斑部分是由部分掉入黑洞的不明物質和星群隕落的中子星造成。

新發現

天文學家通過高倍望遠鏡發現在宇宙的深處有兩個正在相互碰撞的星系，並且通過難得可貴的“星系透鏡”(galactic lens)捕捉到了碰撞圖像 。

首席研究員雨果·梅西亞斯(Hugo Messias)在新聞發布會上解釋說：“雖然天文學家們通常使用天文望遠鏡來觀察星系，但是在某些情況下，藉助宇宙本身產生的自然透鏡能夠極大推進我們對細節的觀察能力。”

星系碰撞[天文現象]

質量巨大物體由於引力的作用可以將身後的光線彎曲，我們將之稱為“引力透鏡效應”。天文學家就是通過這樣的“宇宙放大鏡”來研究原本不可見的天體。但是要想利用引力透鏡效應，充當透鏡的天體和被觀察天體必須十分精確地在同一條直線上，而這是十分罕見的。

兩個星系碰撞發生的時間距今約有宇宙年齡的一半。利用引力透鏡效應，ALMA(阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波天線陣)、VLA(射電望遠鏡巨陣)和許多其他望遠鏡都拍攝到了最佳圖片。在充當透鏡的前景星系周圍形成一個幾乎完整的圓環，背後是宇宙深處兩個星系相互融合的圖像。這張照片結合了來自哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)以及夏威夷的凱克-II望遠鏡的拍攝照片。

智利貢塞匈大學(Universidad de Concepción)和葡萄牙里斯本大學(Universidade de Lisboa)梅西亞斯說：“連成一線的機會的確非常罕見，而且往往難以確定。”通過合成採用不同波長的望遠鏡的圖像，我們可以更加有效地尋找這種偶然情況。”

研究人員說，官方指定正在碰撞的星係為 HATLAS J142935.3-002836(或者簡稱H1429-0028)，是迄今為止通過引力透鏡效應觀察到最亮的天體。天文學家們可以將來自哈勃太空望遠鏡、ALMA、VLA、凱克天文台和其他望遠鏡的觀測相結合，以產生更精細的圖像。

科學預測

天文學家通過觀測星系的相撞，預示了人類所居住的銀河系死亡時的可能情景。距銀河系220萬光年的仙女座星系，是距我們最近的一個星系。而且是唯一可以用肉眼看到的螺鏇狀星系。仙女座星系正一步一步地向我們逼近。科學家預測，銀河系將在大約30億年後同仙女座星系開始“親密接觸”，並用十億年的時間融為一體。但是我們所在的太陽系並不會受到干擾，因為即使在星系中恆星之間的距離也十分遙遠，並不會像我們想像中的那樣發生碰撞。