[科普中国]-星系碰撞

星系碰撞（galactic collision）并非一般意义上的碰撞，而是一种引力交互作用。星系碰撞在宇宙中相当普遍，也是星系演化的关键。

理论发展星系碰撞在宇宙中相当普遍，也是星系演化的关键。但星系碰撞带来的不是只有毁灭，还有新生。

星系碰撞的一种可能的结果，就是星系的合并。当两个星系发生碰撞，并缺乏足够动能来让自己在碰撞之后继续旅行时，它们就会彼此“坠”向对方，在无数次擦肩而过之后最终合并成一个星系。另一方面，假如参与碰撞的一个星系比另一个大得多，那么前者在碰撞后基本上能保持原样，而后者则被撕裂，成为前者的组成部分。显然，星系合并对原先两个星系的形状的影响比“大碰小”或“小碰大”要大一些。

在大多数情况下，星系碰撞不会直接发生，且只是损失一些星系外部的恒星，它们被强大的引力牵扯走，然后被抛掷到太空，留下星系内部的恒星浸淫在星系间的星海里。若碰撞直接发生，结果会很戏剧化：两个旋涡星系相撞，气体圆盘被强烈的震撼力驱逐到空间里，然后合并成更大更亮的星系，即形成一个不具气体物质的椭圆星系。宇宙中的棒漩星系、不规则星系都是几个星系碰撞或相互影响的产物。小星系呈旋涡状逐渐坠向最大的星系，直到被大星系“吞噬”掉为止，这些大星系则变得愈来愈大，继续吞食比它们小很多的星系。

在《科学》杂志上发表的一份报告指出，x形射电星系内存在能够突然翻转的大质量黑洞，这种现象可能是由于吸收了其他星系的黑洞而造成的。

大多数星系中都存在着特大质量的黑洞，其质量可达太阳质量的数百万或数十亿倍。人们认为其中最活跃的旋涡在吞噬气体和恒星时，会以可怕的速度进行旋转。吸入的物质旋转形成了一个向太空中强烈喷射能量的巨型盘状物。调查表明，大约7%的活跃的射电星系具有x形的，或者说是翼状的喷射流。天文学家认为，这些特征代表着中心黑洞的运动，与地球自转轴随时间的改变而移动的情况非常相似。

观测发现1980年，美国、英国、荷兰合作发射的红外天文卫星首次探测到极亮红外星系的强烈红外辐射，它比银河系的红外辐射强100倍以上。天文学家估计，这些很亮的红外光是由于星系相互碰撞时，尘埃物质将碰撞中产生的新生恒星的光丛吸收并再辐射所致。哈勃空间望远镜在近3年的时间里对30亿光年内的123个极亮红外星系进行搜索，结果发现其中有30%有明显可见的多重合并。在这些宏伟壮观的多重碰撞中，科学家们看到了宇宙进化顺序中的最终阶段——小的碎片相互结合形成更大的天体。大量物质从星系的裂缝中出来，形成很长的队列，物质收缩形成的多重核挤在一起，有时还可以看到星系相互结合的“巢”。这一结果表明了宇宙早期的样子，那时的星系碰撞经常发生，因而诞生出许多新的恒星。

1990年4月24日，发射升空的哈勃太空望远镜向地球传送回编号为AM0644-741环状星系的独特照片，该星系位于南半球剑鱼星座方向距银河系约3亿光年的地方。看上去像一条钻石项链的AM0644-741星系由年轻而又非常炽热的恒星环组成，其直径为15万光年。该环状星系是由两星系碰撞而形成的，碰撞时其中一个星系恰好从另一个星系平面中穿过。巨大无比的引力冲击改变了星系的结构，迫使气团压缩并引起剧烈的恒星形成，大量年轻而又高温的天体组成了哈勃太空望远镜拍摄的浅蓝色项链。

2004年9月，欧洲XMM-牛顿天文台的天文学家们观测到了有记录以来规模最大的一次星团碰撞。在两个发生碰撞的星团中，其中一个由近千个子星系组成，另外一个中也包含有约300个子星系。两个星团均位于长蛇座，距离太阳系大约有8亿光年。不过星团间发生的碰撞可一点也不像公路上时常出现的汽车相撞事故：单个星体在星系总质量中所占的比重均非常微小，在发生碰撞时，它们会相互渗透、融合，并会聚成一个崭新的较大星团。在浩瀚的宇宙中，星系间发生碰撞的情况并不罕见，但像这次同时出现数百个星系相互渗透、碰撞区域绵延超过300万光年的情况还是头一遭。

2005年5月9日，美国航天航空局的一颗人造卫星观测到明显是从遥远星系传来的一次激烈的能量爆发，这是首次观测到的两颗中子星激烈的碰撞。这颗人造卫星名叫斯威伏特，它传来的信息很快被传达给地面天文工作者，随后展开了数小时紧张的分析研究工作。

中子星碰撞被用来解释一系列令人费解的巨型射线爆发，这些爆发被称为伽马射线爆发。天文学家们目前可以肯定“长爆发”，即历时几秒到几分钟的伽马射线爆发，是巨星燃尽，它们致密的核塌缩导致星体爆发并在形成黑洞的过程中产生的；而“短爆发”，即不足1秒的伽马射线爆发，产生的原因始终是个谜。

2007年8月，美国天文学家宣称，他们最近借助“斯皮策”太空望远镜成功观测到四个巨大的星系团相互发生碰撞，并合并成一个人类迄今为止观测到的最大规模的星系。

根据观测结果，这四颗巨大的星系至少有银河系那么大，每个星系包含了数十亿颗恒星。天文学家预测，四星系碰撞后将最终合并成一个单一的巨大星系，质量大小约为银河系的10倍。

此次星系碰撞星系团，编号为CL0958+4702，距离大约50亿光年。天文学家利用安装在“斯皮策”太空望远镜上的红外摄谱仪，观测到包含四个水滴形状的椭圆星系团发出罕见的扇形羽状光。这四个星系中的三个有银河系那么大，另一个大小则相当于银河系的三倍。在星系碰撞期间，抛射出了数十亿个较老的恒星，最终将有一半的恒星重新形成一个新的星系团。

"天线行星"碰撞

2010年8月据《每日邮报》报道，近日美国国家航空航天局利用三台高科技望远镜拍摄到一张惊人图片，从图中可看出是两个已经发生碰撞的巨大星系群正在逐渐相互交融，画面磅礴壮观。

据科学家分析，这个碰撞交融的过程持续时间已达数百万年。这次碰撞大约发生在6200万年以前，并且现在仍在进行之中。

这两个星系被命名为“天线银河”，因为其长长的尾巴看起来很像天线。图片中密集的气体团包含多种元素，未来将会形成新一代行星；而亮斑部分是由部分掉入黑洞的不明物质和星群陨落的中子星造成。

新发现

天文学家通过高倍望远镜发现在宇宙的深处有两个正在相互碰撞的星系，并且通过难得可贵的“星系透镜”(galactic lens)捕捉到了碰撞图像1。

首席研究员雨果·梅西亚斯(Hugo Messias)在新闻发布会上解释说：“虽然天文学家们通常使用天文望远镜来观察星系，但是在某些情况下，借助宇宙本身产生的自然透镜能够极大推进我们对细节的观察能力。”

质量巨大物体由于引力的作用可以将身后的光线弯曲，我们将之称为“引力透镜效应”。天文学家就是通过这样的“宇宙放大镜”来研究原本不可见的天体。但是要想利用引力透镜效应，充当透镜的天体和被观察天体必须十分精确地在同一条直线上，而这是十分罕见的。

两个星系碰撞发生的时间距今约有宇宙年龄的一半。利用引力透镜效应，ALMA(阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵)、VLA(射电望远镜巨阵)和许多其他望远镜都拍摄到了最佳图片。在充当透镜的前景星系周围形成一个几乎完整的圆环，背后是宇宙深处两个星系相互融合的图像。这张照片结合了来自哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)以及夏威夷的凯克-II望远镜的拍摄照片。

智利贡塞匈大学(Universidad de Concepción)和葡萄牙里斯本大学(Universidade de Lisboa)梅西亚斯说：“连成一线的机会的确非常罕见，而且往往难以确定。”通过合成采用不同波长的望远镜的图像，我们可以更加有效地寻找这种偶然情况。”

研究人员说，官方指定正在碰撞的星系为 HATLAS J142935.3-002836(或者简称H1429-0028)，是迄今为止通过引力透镜效应观察到最亮的天体。天文学家们可以将来自哈勃太空望远镜、ALMA、VLA、凯克天文台和其他望远镜的观测相结合，以产生更精细的图像。

科学预测天文学家通过观测星系的相撞，预示了人类所居住的银河系死亡时的可能情景。距银河系220万光年的仙女座星系，是距我们最近的一个星系。而且是唯一可以用肉眼看到的螺旋状星系。仙女座星系正一步一步地向我们逼近。科学家预测，银河系将在大约30亿年后同仙女座星系开始“亲密接触”，并用十亿年的时间融为一体。但是我们所在的太阳系并不会受到干扰，因为即使在星系中恒星之间的距离也十分遥远，并不会像我们想象中的那样发生碰撞。

本词条内容贡献者为:

杨荣佳 - 教授 - 河北大学