宇宙奇观：星系碰撞

（选自《天文爱好者》1994年第二期。作者李良）

由太阳系空间探测研究知道，小行星撞击行星、彗星撞太阳（及行星）等都是一种客观现象。有人会问，由数千亿个恒星组成的星系会不会发生碰撞呢？在十几年前，许多天文学家对此持怀疑态度，这是因为星系之间的距离非常遥远，简直无法想象它们会发生碰撞。现代人观测所及的宇宙也称为总星系，其星系总数达到了千亿的数量级。一般的星系直径约10万光年（例如我们的银河系）到几十万光年。星系在大宇宙中并不孤立，它们往往成对成群地组成双星系、多星系（称为星系群，约有几十个星系）、星系团（有几十个到几千个星系）、甚至超星系团（包含两个以上的星系团）。
观测表明，常有两个星系非常接近，致使其受双方引力影响而相互靠近，并引发碰撞。梅西耶天体M51就是一个双星系，也称为互扰星系。几年前，美国天体物理学家对M51这个双星系进行了计算机数值模拟实验研究，结果发现，在它们之间产生了“物质桥”，即与天体观测照片吻合较好。研究者认为，如果两个星系相撞，在它们的质量相差不多的情况下，这两个星系都会形成一条远离主体的很长的尾巴；由于潮汐作用很强，可产生超出直觉的结果。此外更少有的情况是，当两个星系相互渗透，可形成奇异的“环形星系”。
天文学家的研究认为，两个星系在低速相遇中受到潮汐作用和动力学摩擦，有时能通过猛烈的“驰突”导致两者合并，形成一个不定形的“链”或称“合并星系”。1990年四月升空的哈勃空间望远镜携带了暗弱天体摄像仪，它成功地拍摄到一对离地球1.5亿光年的碰撞星系（NGC1741），观测图像表明，两个星系中心仅相距三千光年。如本文开头所述，一般星系直径约为几十万光年，显然这对星系正在碰撞合并的过程中。由地面光学观测可见，NGC1741只是呈现出一个花生果形状的亮斑，借助哈勃空间望远镜，才终于把这个“花生果”一分为二地呈现于人们眼前。
哈勃空间望远镜还发现，距离银河系230万光年的仙女座大星系（M31）竟是一个具有两个星系核的星系！两个核相距只有5光年，每个核至少含有几百万个恒星。M31星系为何出现这种情况呢？有一种解释是，较小的第二个核很可能是另一个小星系的残留核心。这个小星系几十亿年前与M31星系发生碰撞，并逐渐被后者吞并之，现在只剩下质量密度甚高的核心。持不同意见的学者则认为，M31星系存在两个核心也许是一种错觉。人们正期待着哈勃空间望远镜的新的观测结果。
有一种天体物理理论认为，椭圆星系就是由合并过程形成的。根据此学说的有关研究（数值模拟）认为，如果每一对互扰星系最终碰撞合并，那么，在100亿年内，可预计四千个NGC星系中约有四百个最终成为合并星系。有的学者认为，在引力的影响下，在星系聚集的群体中，星系每隔两三亿年就运行一个星系直径的距离。80年代初期，有两位美国天文学者发表研究报告说，有一个巨大的星系正在吞并附近的星系而不断扩大。他们使用海尔天文台5米口径的望远镜观察了阿贝尔星系团内部的一个椭圆星系的运动，由其光谱、光的分布等获知，位于该星系团中心的大椭圆星系至少有9个星系核。据他们推测，这9个星系核原属于该星系团中的其他椭圆星系，因它们质量较小，后来被位于星系团中心的大椭圆星系吞并而融合之。
1983年发射的IRAS（红外天文卫星）在进行巡天观测时，曾发现了一大批在红外波段的发光远比其他可见光区发光要亮许多的星系。天文学家分析认为，这类星系正经历着恒星形成的强烈爆发。因为星系在碰撞合并过程中，两个星系受到对方的引力作用，大量恒星在星系中心急速形成。由此可释放出大量的红外辐射。这种看法在十年前只是推测，而哈勃空间望远镜已从NGC1741这一碰撞星系分辨出一些直径约100光年的年轻的密集星爆区域，每个区域都包含着成千上万个刚刚形成的恒星。
另据英国《新科学家》杂志于1986年报道，英国天文学家也观测到正在碰撞合并的两个星系，所得到的图像和光谱非常清晰，显示出奇特的兼有椭圆星系和漩涡星系两种特性的一个不规则星系，后来经分析研究判断，其实是两个星系的碰撞合并。由上述可见，星系碰撞现象是客观存在的一种宇宙奇观。

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