如果银河系消亡,会发生什么?

即便是星系,也有其归宿。
a panoramic view of the milky way galaxy
悉尼大学的科学家在银河系中发现了一个死亡恒星的墓地。ESO/S. Brunier

死亡不过是所有自然物质最终的结局,而不断膨胀的宇宙总能让我们看似渺小的生命回归到正确的视角。例如,到银河系消失的时候,人类存在过的任何证据早已荡然无存。

在宇宙中,生与死的物理过程比地球上更为主观。例如,当太阳开始衰亡时,它会变红并膨胀到当前大小的百倍以上。在其生命的最后时刻,太阳将吞噬内行星,留下地球要么与太阳一同燃尽,要么因失去恒星的温暖而陷入寒冷的深渊。延续宇宙浩劫的主题,有人预测,我们所知的银河系将在大约五亿年后消失,届时,银河系将与250万光年外的邻近的仙女座星系碰撞,形成一个巨型实体。

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但就像骨骼能在人类和动物去世多年后依然存在一样,我们身处的宇宙角落也会留下自己的“尸体”。尽管这样的命运还需要数十亿年才会实现,但发表在《皇家天文学会月报》上的一项新研究,详细阐述了我们心爱的银河系中的恒星最终将去往何处:那就是“银河系冥界”。

这个天体冥界本质上就是一个墓地,这里居住着一群幽灵般的死亡中子星和黑洞,它们是在爆发的超新星耗尽曾经庞大太阳的生命周期后形成的。尽管肉眼无法看见,但天文学家们利用数字模拟以及他们对银河系历史的了解,对古老恒星的分布进行了建模,从而绘制出了银河系最终安息之地的第一张地图。“天文学家们设计了非常精密的银河系模拟,并观察其样貌,”该研究的首席作者、悉尼大学博士生大卫·斯威尼说。“所以我们运行了其中一个模拟,并观察了所有恒星消失的地方。”

four images. the top two show the milky way from the top down and side on - the top down view looks like a typical spiral galaxy, the side on looks like a bright bar. the galactic underworld top down looks like a spherical dot with a bright point in the middle and the side on is more of a line but with line emanating outward
可见的银河系(上图)与银河系冥界的范围(下图)的色彩渲染对比。悉尼大学

拨开迷雾,他们发现的东西确实令人惊讶。尽管这个银河系公墓只占我们星系总质量的约1%,但它所呈现出的分布和结构与可见的星系截然不同。这意味着它们不像真正的阴影那样完美地对齐,从不同角度观察时,它们的结构看起来截然不同。奇怪的是,这个墓地比它的“活着的”双胞胎要大得多。实际上,它大到远远超过了我们银河系本身的大小。

“它的形状非常奇特,”斯威尼说。“它比我们正常星系的高度要大三倍,这意味着它要‘蓬松’得多,而且可能更难观测。”这里的“蓬松”是指,它的形态更像一个球状云,而不是我们目前“活着”的星系所熟悉的旋臂。

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自然而然地,我们会想知道银河系究竟何时会“死亡”。不幸的是,根据该研究的合著者、悉尼大学天文学教授彼得·图希尔的说法,我们很难说银河系是否有一个人类可预见的“有效期”。但是,正如图希尔指出的那样,银河系已经不再年轻了。

“宇宙的黄金时代已经过去,”图希尔说。“我们现在所在的星系,已经度过了天文学家认为的恒星形成的大时代。”尽管它仍在形成新恒星,但它们的诞生速度正在稳步下降,这肯定表明我们可能正在缓慢但稳定地走向终结。无论如何,科学家们确信我们原始星系中的一些碎片可能会得以保留。斯威尼说,银河系冥界中约30%的死亡中子星最终将被抛入星系际空间,飞往全新的系统。

图希尔补充说,天文学家目前绘制的地图仅仅是一个统计图;它只能为天文学家提供寻找这些死亡恒星的大致方向,但还不能帮助科学家识别冥界中单个天体及其确切位置。正如他所说:“我们找到了墓地的地图,但我们不知道墓穴在哪里。”

随着新的研究更深入地探索这些墓穴,更新的数据可能会开始改变他们对最初地图的看法。尽管如此,团队仍然期待着看到将会有什么样的“死而复生”的突破。

 

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Tatyana Woodall

科学特约撰稿人

Tatyana Woodall是Popular Science的常驻撰稿人。她居住在俄亥俄州,对科学技术如何在日常生活中交织在一起非常感兴趣。


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