星際大碰撞

李敏豪

星河燦爛，暗夜流光，閃耀的星辰自人類誕生前就高居于天穹中，任時光荏苒，美麗光輝仿佛亙古不變。然而即使是這些被詩人們反復詠唱的星星，也并不像看上去那樣永恒地存在著。無數(shù)的星星聚集成為星系，并且總是在不停地運動著。太陽以每秒250千米的速度圍繞著銀河系的中心公轉(zhuǎn)，大麥哲倫星系以每秒300多千米的速度向著我們的銀河系沖來……你能想象由數(shù)千億顆恒星聚集而成的星系，跨越數(shù)千萬光年相撞的景象嗎？

皎皎星云大不同

1981年，日本東京大學的杉本大一郎教授在研究模擬星系中恒星的集體運動時，無意中發(fā)現(xiàn)了數(shù)億年前可能發(fā)生的星系間大碰撞。這樣“驚天動地”的歷史畫卷，與不規(guī)則星系的形成有關(guān)。

所謂不規(guī)則星系，是指宇宙中的一些外形很不規(guī)則、沒有明顯的核與旋臂、也沒有旋轉(zhuǎn)的對稱特性的星系。它與規(guī)則星系相對，規(guī)則星系由一個質(zhì)量巨大的核心（巨大的黑洞或者密集的恒星團）吸引附近的星際物質(zhì)形成，如旋渦星系，形似一個絢麗的大旋渦；如棒旋星系，像一根旋轉(zhuǎn)的大棒子；還有橢圓星系，形為圓球形或橢圓形的亮斑。

不規(guī)則星系的形成無法用規(guī)則星系的形成原理來解釋，它虛若云霧、隱約可見。有的是不規(guī)則的棒狀結(jié)構(gòu)，有的無定型的外貌，甚至分辨不出恒星星團等組成部分。它們有的被天文學家解釋為爆發(fā)后的星系，如星系M82；有的則被認為是沒有大質(zhì)量的核心而結(jié)構(gòu)松散所致，如在南半球肉眼也能夠看到的大、小麥哲倫星系。但是，一些外形具有一定特征的不規(guī)則星系，天文學家們對其形成的原因曾經(jīng)莫衷一是?！败囕喰托窍怠薄ⅰ疤炀€型星系”和“母子型星系”就是這樣的例子。

孕化乾坤喜相逢

杉本大一郎教授使用當時先進的計算機成功地模擬出了星系中恒星的運動情景，研究星系的形成和如何演化成今天所看見的模樣。他發(fā)現(xiàn)，在這一過程中，一些不規(guī)則星系的怪異形狀，竟是由星系間碰撞造成的。

當一個小星系和大星系發(fā)生正面碰撞時，大星系中的塵埃、小質(zhì)量恒星、氣體等“輕小”的星際物質(zhì)會向著四周呈輻射狀散開，在大星系附近形成一圈星際物質(zhì)。這個情形就像往水中扔石頭，水面會產(chǎn)生一圈一圈的漣漪。碰撞以后，原來的大星系就變成了一個“車輪型星系”。我們可以想象，這兩個星系中的天體肯定會發(fā)生翻天覆地般的劇變。事實上，這種看起來轟轟烈烈的碰撞過程其實十分緩慢，前后大約需要歷時幾億到十幾億年左右。

“天線型星系”的演化過程與“車輪型星系”的演化過程相似，但有所不同。當兩個大小相當?shù)男窍敌敝嘧驳臅r候，它們由于彼此的引力作用而互相靠近。開始時它們會一邊互相圍繞著打轉(zhuǎn)，一邊彼此接近。隨著兩者距離越來越小，這兩個星系最后撞在了一起，融合為一個更為龐大的星系。在融合的過程中，這兩個星系中的恒星和其他星際物質(zhì)就向著兩個（或一個）方向散開，看上去就像是伸出了天線似的。

好像一對手牽手的母子倆的“母子型星系”M51，是一個大的旋渦星系“俘獲”了一個小星系所形成的。當一個小星系經(jīng)過一個具有渦旋性的大星系身旁時，由于大星系的強大引力，小星系慢慢地向著大星系靠攏，并且開始繞其旋轉(zhuǎn)。隨著時間的推移，小星系與大星系的距離會越來越小，最后這兩個星系將會融合成一體。

遙望洪荒看衰榮

杉本大一郎的星系碰撞觀點，成功地解釋了幾種星系的演化過程，后來一系列天文觀測發(fā)現(xiàn)使科學界接受了這一觀點。如一些非常古老的星系中，存在著許多年代很近的恒星成員，而一些年代很近的星系中，卻又混進一些年紀很大的恒星。同一星系中的絕大部分的恒星都是“同輩”的，這種現(xiàn)象只能認為是“年老”的星系和“年青”的星系相撞所造成的。以前人們認為恒星只會誕生于質(zhì)量密集的星系中心，可星系碰撞的觀點卻認為“車輪型星系”的“輪子”上也會產(chǎn)生新恒星，觀測事實支持了后者的說法。

在此之后，計算機模擬技術(shù)迅速成為研究宇宙演化的一種重要手段?，F(xiàn)在的天文學家們已經(jīng)使用計算能力更為強大的計算機來模擬各種天體的運動。值得一提的是，通過模擬星系的運動，我們可以推斷宇宙現(xiàn)在的樣子——因為星系間距離太遙遠了，我們從望遠鏡中看見的是幾千幾萬年前的星光，用計算機模擬星系運動，才讓天文工作從“考古”變成了“新聞報道”。

星系的碰撞也并不稀奇，我們的銀河系就正在俘獲著兩個小星系——大、小麥哲倫星系。它們距離銀河系的距離分別是16萬和19萬光年，相當接近。根據(jù)計算，銀河系將在幾十億年后與大、小麥哲倫星系發(fā)生相撞、融合。到那時，我們的地球或許也會卷入那毀天滅地的異變中，而人類能否渡過這個遙遠的世界末日，就已不是現(xiàn)在我們能預知的了。