新发现或改写银河系演化史

在其难以估测的漫长生命周期中,银河系等螺旋星系通常被认为会演化为扁豆形的透镜星系,然后变成椭圆状团块。
但天文学家阿利斯特·格雷厄姆在今年7月号的英国《皇家天文学会月刊》上报告说,对周边星系的分析表明,我们地球所在
【菜科解读】
8月30日报道据美国《科学新闻》双周刊网站8月8日报道,银河系可能一度看起来更像一个扁豆,而不是一个群星璀璨的漩涡。
在其难以估测的漫长生命周期中,银河系等螺旋星系通常被认为会演化为扁豆形的透镜星系,然后变成椭圆状团块。
但天文学家阿利斯特·格雷厄姆在今年7月号的英国《皇家天文学会月刊》上报告说,对周边星系的分析表明,我们地球所在的银河系和其他类似星系曾经是透镜星系。
如果这一分析是正确的,格雷厄姆对星系演化序列的最新假说将改写银河系的历史。
没有参与该研究的英国曼彻斯特大学天文学家克里斯托弗·孔塞利切说,透镜星系一直都是星系形态中遗弃继子般的存在,但这篇论文把它们作为星系演化的一个重要方面加以关注。
透镜星系因其群星光环的整体造型而得名,从边缘看去,它中间隆起,四周逐渐变薄,很像一个扁豆或透镜。
这些星系表现出令人困惑的混合特性,使它们假定位于星系演化序列中间的位置相当不确定。
孔塞利切说:一段时间以来,我们一直知道这几乎肯定是不正确的。
尤其令人不解的是,透镜星系虽然有螺旋状的星系盘,但没有大量气体,这阻碍了它们产生新的恒星。
螺旋星系则确实有可以形成恒星的大量气体,科学家们也不确定透镜星系为什么没有。
在澳大利亚霍索恩区的斯威本科技大学任职的格雷厄姆通过考虑黑洞的情况发现了有关这一银河系演化之谜的新线索。
大多数星系的中心都有一个超大质量黑洞,当星系融合在一起时,这些黑洞也会合并。
这使星系黑洞的质量成为其碰撞历史的一种记录。
如果一个星系通过吞噬周边星系而不是吸入周围的气体而变大,那么其黑洞相对于环绕它的恒星群应该是很大的。
格雷厄姆利用哈勃空间望远镜和斯皮策空间望远镜拍摄的图像,对附近约100个星系的黑洞和恒星质量进行了比较。
对于形状相同的星系,他发现黑洞质量和恒星质量往往以一种可以预见的方式相关——但透镜星系是例外。
在仔细研究这些透镜星系时,他意识到它们实际上是紧密结合在一起的两个不同的星系:一个存在大量星际尘埃,另一个没有星际尘埃。
他在今年5月号《皇家天文学会月刊》上报告的这一区分本可能是一种肤浅的观感差异。
但这些星系的黑洞质量表明并非如此。
星际尘埃稀少和星际尘埃丰富的透镜星系与其黑洞质量和恒星质量之间的关系完全不同,这说明它们的形成历史不同,也解释了透镜星系表面分散的行为。
星际尘埃较多的透镜星系的超大质量黑洞往往比螺旋星系和星际尘埃稀少星系的质量更大。
就黑洞质量和恒星质量而言,星际尘埃稀少的透镜星系通常都很小。
这令格雷厄姆断定,从演化角度而言,螺旋星系实际上处于上述两种类型的透镜星系之间。
他的最新分析显示,星际尘埃稀少的透镜星系在捕捉到小型卫星星系并进行其他小规模合并后会变成螺旋星系,其黑洞质量随之增加,并获取了附近的气体。
格雷厄姆认为,当螺旋星系与其他大型星系发生碰撞时,它们就会变成星际尘埃丰富的透镜星系。
在他的数据集中,每一个星际尘埃丰富的透镜星系都曾被认作螺旋星系合并的残留物。
这些星际尘埃丰富的透镜星系之间的碰撞就足以最终侵蚀其星系盘并摧毁它们的尘埃,从而形成滴状斑点的椭圆星系。
孔塞利切说,黑洞是研究星系演化的一个很好的线索,但最新提出的这一序列假说可能存在争议。
他说,一个问题是,附近太空中的透镜星系通常都是质量非常小的星系,它们需要合并数十倍甚至数百倍——远远超过预计的100亿年扩大3倍的平均值——才能形成一个巨大的螺旋星系。
他还说,宇宙早期的情况可能有所不同。
很久以前,可能曾有更大的透镜星系。
詹姆斯·韦布空间望远镜或许可以解开这个答案,它可以看到极其微弱的红外光,因此科学家能比以往任何时候都看得更远,并回望更久以前的情况。
孔塞利切说:如果能看到宇宙更久远时间以前的样子,就有可能看到这些星系最初形成时或在演化时的状态。
我们可能真的会对这种想法进行测试。
土卫六有大气层有海洋还下雨,若移到宜居带中,会成为宜居星球吗
不过科幻电影《流浪地球》中假设数百年后人类给地球装上了行星发动机,依靠它的强大推力将地球推离了太阳系,或许未来的人类可以利用这种技术改造太阳系,那么这样把土卫六推离轨道可以实现吗?土卫六这星球的质量虽然跟地球差很远,但它有着比地球更为浓厚的大气层,大气压是地球的1.5倍,在上面安装行星发动机的话,将会把它上面的空气吹跑一大部分,所以这个方法也不是很理想,除非将发动机建造得高达上百公里,而如此高的发动机又是难以想象的,其底部承受的压力非常巨大,金属也可能被压得融化掉,所以《流浪地球》中的方法对土卫六而言并不适用实际上对地球也不实用。
那么有什么办法可以移动土卫六吗?其实办法也不是没有,太阳系中有很多没有大气层的卫星和矮行星,在这样的星球上安装行星发动机,将其加速后从斜后方撞击正在前进中的土卫六,将其加速并推离土星引力,也有可能使它脱离土星轨道,但是这样的话却会大大破坏土卫六表面的现有环境,也不是很理想。
其实我们也不必这样讨论将土卫六移动到太阳系的宜居带,因为土卫六来到太阳的宜居带也不会变成宜居的生命星球,因为虽然土卫六有着浓厚的大气层,表面可能有甲烷等形成的海洋,但是它来到宜居带中,这一切都会发生变化。
首先,土卫六本身并没有磁场,他之所以会有浓厚的大气场,是因为土星的磁场在保护它,它的运行轨道大部分都位于土星的磁场范围中,而且土星本身就是一个气态星球,土卫六围绕土星运行,可以大量吸收土星的散逸气体,所以土卫六才会成为拥有浓厚大气层的卫星。
如果它来到太阳系的宜居带中,它就失去了土星磁场的保护,其大气层就会在高速的太阳风吹拂之下越来越少,最终很可能会成为一个没有大气层的星球。
在太阳系宜居带中,土卫六表面的温度要比在土星附近高得多,即便它像地球和火星这样处于自转状态,它的赤道附近温度也会有二三十摄氏度的高温,这样的话,它表面的甲烷等海洋也将会很快挥发掉。
那么在这之后,土卫六会变成一个火星那样的沙漠星球吗?还不会!因为土卫六还是一颗富水星球,它来到宜居带中之后,水冰会融化成水,而表面的大气层被吹拂掉之后,这些水和水冰都会变成水蒸气继续挥发,并从土卫六上逃逸出来,当这些水都逃逸掉之后,土卫六的质量将会小很多,因为土卫六上面含有大量的水,比我们地球上的水还要多很多。
所以这样一来,土卫6还是会成为一个干旱的沙漠星球,本身质量也会缩小很多,因为它的大气层,表面的甲烷液体海洋和水等都会消失,不过这个消失的过程会很漫长。
气态星球上就一定没有生命吗?其大气层中或有巨型物种可漂浮生存
有一些处于太阳宜居带中的气态行星,它们的大气层非常的浓厚,密度也比较大,这样的行星并没有固态的表面,因此物种不可能从内部进展出来,但是它们的大气层的某些深度范围内却可能存在适宜生命生存的温度、湿度等大气环境条件,所以有物种学家认为在这样的星球上,在其大气层中可能存在一些可以吸收太阳光能的物种。
前几年美国BBC曾经做过一系列外星生命的纪录片,其邀请的科学家就在里面讲到了气态行星上的巨型生命。
这类物种可以像太阳能一样从太阳的光辉中吸取能量,甚至可以像地球上的植物一样通过光合作用将光能储存起来,这类物种的体格通常都要很庞大才行,因为它们需要大面积的吸收太阳的光辉,也或者它们有像植物树叶一样的结构,其总体和地球上的植物很相似,但是又没有地球上的植物密度大,因为它们可以漂浮于空中,依靠空气中的水分子、二氧化碳和氧气等维持机体的生长运行,其以前很可能像巨型蘑菇,而体积则可能比我们地球上的很大树木也要大得多。
如果说这类的物种相当于地球上的植物,那么也应该有以它们为食的动物,这种动物也可以翱翔于天空,但凭借的却不一定是翅膀,它很可能是像鱼一样游动,或者像水母和章鱼一样蠕动身体,或者喷水喷气游动,它们之中有的躯体会很庞大,或比我们地球海洋中的鲸鱼的身躯还要大得多,但也很可能有着依靠翅膀像鸟或者蜜蜂一样飞行的小动物,他们个头虽小,也可以攀附于很大的植物上,并且集体出动去猎杀其它动物,由于这种有翅膀的小动物的动作敏捷,所以它们才很可能是这里食物链的统治者。
在太阳系中木星,土星,天王星,海王星都属于气态行星,但是由于它们距离太阳比较远,并没有处于宜居带中,所以它们大气层中的温度很低,不适合生命存在。
在距离太阳较近的金星上面,其大气层虽然也很浓厚,而且金星也处于太阳系宜居带之外,上面重要大气成分为二氧化碳,温度非常酷热,空气中有着硫酸雨滴,很难想象这样的星球上会有生命存在。
但有些天文学家却认为将来人类可以制造会漂浮的航天器,在金星大气层一定的高度中生存,因为那里的温度和气压都与地球表面相似,只需要建立封闭式的漂浮基地,里面模拟地球表面的生态环境,或就可以提供给人类生存的空间。