宇宙射线正在“撕裂”大麦哲伦星系

摘要:

北京时间2月21日消息,据国外媒体报道,宇宙射线是指被极其激烈的宇宙事件加速到接近光速的微型带电粒子。这些射线本身并不是特别可怕,但如果数量足够多,便会对整个星系造成威胁。一支研究团队近日发表了对银河系的卫星星系大麦哲伦云的模拟结果。

大麦哲伦云是距银河系最近的星系之一。图为位于智利的欧洲南方天文台的VISTA望远镜拍摄的大麦哲伦云照片。

模拟发现,星暴事件中产生的宇宙射线正在使该星系分崩离析。还好就目前来看,真正的大麦哲伦云仍然完好无缺。

两大星云

银河系拥有数十个较小的卫星星系,其中最大的便是大麦哲伦云和小麦哲伦云。它们得名于葡萄牙探险家斐迪南·麦哲伦。尽管南半球的观星爱好者们在千年以前就已经熟知了这两个星系,但直到麦哲伦那次著名的环球航行之后,欧洲人才通过他做的详细记录了解到它们的存在,因此用麦哲伦的名字为它们命名。

虽然大麦哲伦云在夜空中看似很大,直径达月球的20倍,但它距我们足有16万光年之遥。它的质量约为太阳的100亿倍,直径约为1.4万光年,是本地星群中的第四大星系。大麦哲伦云目前和小麦哲伦云一起围绕银河系旋转,并且距银河系越来越近。再过25亿年左右,大麦哲伦云就会与银河系相撞,上演一场惊天动地的“焰火表演”。

但在此之前,大麦哲伦云中会先发生一些爆发性的恒星形成过程。除了绕银河系旋转外,大麦哲伦云同时还围绕小麦哲伦云运动,两者之间的引力作用会激发一轮又一轮密集的恒星形成,短暂地照亮整个大麦哲伦云星系。

被宇宙射线加热的气体

这种激烈的恒星形成每隔几亿年便会发生一回。只要有新恒星形成,其中必然有一些超大质量恒星。这些恒星的生命非常短暂,短短几百万年便会将内部核燃料焚烧殆尽,最终以超新星爆发的形式解体。这是宇宙中已知最强大、最高能的事件。

而这种激烈宇宙事件的副产物之一便是宇宙射线。它们不断在宇宙中四处穿梭,一跃便是数十亿光年之遥,为所及之处带来灭顶之灾。

而前述模拟结果显示,过去激烈的恒星形成过程中产生的宇宙射线正在“试图”摧毁大麦哲伦云。

宇宙射线的主要问题在于其巨大的动能。尽管构成宇宙射线的粒子极小,但速度极快,因此拥有的动能高得惊人。这些射线在击中大麦哲伦云中的任意一团气体云后,会逐个击中气体云中的各个分子,在释放部分动能的同时,使气体温度激增。

气体温度高到一定程度后,大麦哲伦云的引力便不足以将其留在星系中,因此这些炽热的气体便会向外逃逸。

麦哲伦星流

不过,这一过程并不会发生得那么快。研究人员分析了自己的模拟结果,想了解这些炽热的气体从大麦哲伦云逃逸的速度有多快、范围有多远。为此,他们着重研究了模拟结果中“麦哲伦星流”的表现。“麦哲伦星流”是一股数亿年前从麦哲伦云中喷出的物质流,这股炽热、稀薄的气体几乎包围了整个银河系。而研究人员惊讶地发现,尽管宇宙射线使大麦哲伦云中的气体显著升温,但这些气体却留在了星系内部、并未逸散出去。

这种矛盾的原因在于大麦哲伦云向银河系靠近时的朝向。数十亿年来,它一直在径直面朝银河系移动,之间毫无遮挡。因此,大麦哲伦云在银河系周围的稀薄气体中移动时,这些气体的压力就像一个盖子,阻挡了大麦哲伦云中的物质外泄。

因此,尽管大麦哲伦云中有大量气体想向外逃逸,却因为上述原因无法成功脱逃。至少目前来说是这样。但这种压力差迟早会消散,届时大麦哲伦云中的炽热气体便可成功外泄,加入跟随在该星系后方的麦哲伦星流。

至于形成这股星流的原因,研究人员猜测,它可能主要是由大小麦哲伦云之间的引力作用导致的,与宇宙射线关系较小。

但有一点是肯定的:对大麦哲伦云而言,接下来的几十亿年一定会过得相当有趣。

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