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在银河系中游荡的是谁啊

昨晚睡前刷手机,看到有人问这个问题——“在银河系中游荡的是谁啊”——我一下子就笑了,不是笑问题幼稚,是笑自己小时候也想过一模一样的事,那时候夏天躺在楼顶凉席上,盯着密密麻麻的星星,总觉得有个什么东西在上面飘着,说不上来是谁,但就是觉得一定有那么个“谁”,后来长大了一点,看了一些书,才知道这事儿还真不是瞎想,银河系里确实游荡着各种各样的“角色”,有的有名字,有的连名字都没有,但它们都在那里,安安静静地飘着。

所以今天想跟你聊聊这个,不是什么学术报告,就当是半夜睡不着时的一次闲聊,把我这些年看到的、听到的关于“银河系游荡者”的故事串一串。

首先得说“游荡”这个词

咱们别一上来就奔着什么黑洞、暗物质去,先说清楚什么叫“游荡”,在地球上,游荡大概就是一个人漫无目的地走走停停,不赶路、不归家,但在银河系这个尺度上,“游荡”更残酷一些——它意味着不属于任何系统的主流引力结构

比如我们地球,它绕着太阳转,太阳绕着银心转,大家都有固定的轨道,算不上游荡,真正的游荡者,是那些被“甩”出去的、从没被任何恒星收留的、或者根本就跟普通物质不太搭边的存在,它们的共同点是:没有固定的家园,没有规律的轨道,在星际空间的黑暗中独自穿行。

听起来是不是有点浪漫?又有点凄凉,其实银河系里这样的家伙多得很,我分几类跟你说说。

第一类:流浪行星,真正的“宇宙孤儿”

你肯定知道行星通常绕着恒星转,但在银河系里,有数以亿计的行星根本不归任何恒星管,天文学家管它们叫“流浪行星”,也叫自由浮动行星。

这东西怎么来的呢?主要两种可能,一种是它们本来好好地围绕某颗恒星运行,结果星系内部引力波动——比如木星这样的大块头搅局——直接把它们从原系统里弹射出去了,另一种可能是它们形成初期就没攒够“跟对人”的条件,从一开始就在星际云里自己收缩成形,天生是个独行侠。

在银河系中游荡的是谁啊

2011年的时候,有研究团队通过微引力透镜观测,估算出银河系里流浪行星的数量可能比恒星还多,光是我们银河系,恒星大约有1000亿到4000亿颗,那流浪行星呢?可能是这个数字的两倍甚至更多,你想想,密密麻麻的行星在无边的黑暗中漂流,有的表面温度接近绝对零度,有的因为内部放射性元素衰变还留有一点点余温,如果某颗流浪行星有厚厚的大气层,理论上它甚至可能保留液态水,维持某种形式的生命——虽然听上去像科幻,但科学上并不排除这种可能性。

日本大阪大学的天文学家 Takahiro Sumi 团队在《自然》杂志上发表过相关成果,他们的研究发现,银河系中心方向存在大量这类“无主行星”,每次想到它们,我就觉得自己那点漂泊感根本不叫事儿——人家是真的在银河系里漂了亿万年,没有日出,没有四季,连个可以绕圈的中心都没有。

第二类:被弹飞的恒星,银河系里的“离群之马”

你可能会想,恒星那么大的块头,总不至于到处乱跑吧?还真会,银河系中存在一类叫作“超高速星”的东西,它们的速度大到惊人,足以脱离银河系的引力束缚,说白了,就是被踢出去的恒星。

怎么踢的呢?最常见的一种解释是“希尔斯机制”:一个双星系统不小心溜达到了银河系中心的超大质量黑洞附近,黑洞的引力把其中一颗星捕获,另一颗则像弹弓上的石子一样被狠狠地甩出去,速度每秒几千公里,头也不回地冲向星系际空间。

2005年发现的第一颗超高速星 SDSS J090745.0+024507,速度就达到了每秒约 850 公里,是银河系逃逸速度的两倍多,也就是说,它不会再回来了,后来的巡天观测又陆续发现了几十颗这样的恒星,它们现在还在飞,几千万年后可能就游荡到银河系之外了,想象一下,如果你站在这样一颗恒星的某颗行星上(如果有的话),夜空中银河系的样貌会怎么变化?它会越来越暗淡,越来越模糊,最后变成身后一团模糊的光斑,而前方则是彻底的黑暗。

在银河系中游荡的是谁啊

这些恒星是银河系里最极端的游荡者之一,它们的流浪从一开始就注定没有终点。

第三类:暗物质,你看不见但到处都是的“沉默旅人”

聊了半天看得见的物质,其实银河系里真正占大头的游荡者,我们根本看不见,根据目前的宇宙学模型,银河系的总质量中,普通物质只占大约 15%,剩下的 85% 全是暗物质

暗物质不发光,不吸收光,也不反射光,它不和电磁波发生任何作用,你没法用望远镜直接看到它,但它的引力效应暴露了它的存在——星系旋转曲线、引力透镜、宇宙微波背景辐射的涨落,这些观测全都指向一个结论:银河系浸泡在一个巨大的暗物质晕里。

这些暗物质粒子(不管最终是 WIMP 还是轴子,或者别的什么)就在我们身边穿行,此时此刻,可能有数以亿计的暗物质粒子正在穿过你的身体,穿过脚下的地球,它们不跟你的原子发生碰撞,彼此也几乎不作用,就这么安安静静地穿过一切,你可以把它们理解为银河系里最安静的游荡者,没有目的地,没有方向感,只是遵循引力的指引缓慢地、永远地绕行,或者在某些区域积聚成团。

有时候我觉得暗物质挺像某种哲学隐喻——你明明知道它在那里,甚至知道它主导了一切结构的形成,可你就是看不见摸不着,只能靠间接的方式去推测它的存在,这跟我们生活里很多重要又无形的东西是不是有点像?

在银河系中游荡的是谁啊

一个表格,帮你把这几类游荡者放一块儿看

信息比较散,我用个简单的表格把它们拢一拢,这样看起来清楚点:

游荡者类型 身份特征 大致数量级 游荡原因
流浪行星 无主行星,不绕任何恒星 可能数千亿 被原系统弹射或独立形成
超高速星 被加速到逃逸速度的恒星 已确认数十颗,总量可能更多 与银心黑洞的引力作用
暗物质粒子 不参与电磁作用的物质 占银河系质量约85% 引力束缚下在星系晕中分布
星际彗星/小天体 不被任何恒星束缚的碎片 难以估算,极其庞大 行星系统形成时被抛射

落在我们身边的游荡者:奥陌陌

说了那么多遥远的东西,其实银河系的游荡者有时候会直接从地球旁边飞过去,2017年10月,天文学家发现了奥陌陌——人类确认的第一个来自太阳系外的星际天体。

奥陌陌的形状很奇特,长条形的,像一支雪茄,长度大约 400 米,宽只有 40 米左右,它翻着筋斗飞行,没有彗星那样明显的彗发,但又表现出非引力加速度,说明它要么在排放气体,要么有别的什么机制,哈佛大学天文系主任 Avi Loeb 甚至在书里提出过一个大胆假说,认为奥陌陌可能是外星文明的光帆探测器残骸——当然这属于争议极大的观点,主流学界更倾向于它是一种我们还没完全理解的天然天体。

不管它是什么,奥陌陌的出现说明了一件事:银河系里的游荡者真的会路过我们的家门口。它们不是抽象的数字,不是遥远的理论,而是真真切切在我们身边飞过的实体,奥陌陌来了又走了,速度太快,我们甚至连拍一张清晰照片的机会都没有,几年后,又发现了第二颗星际天体 2I/Borisov,这次是一颗标准的星际彗星,带着清楚的彗尾,化学成分和太阳系彗星有些相似。

这些星际闯入者让我觉得,银河系其实没那么空旷,东西多得是,只是我们以前没能力看见。

说点没那么沉重的:我们也在游荡

写了这么多,突然意识到一个事情——其实我们整个太阳系,在某种意义上也是一个游荡者,太阳带着八大行星、一大堆小行星和彗星,以每秒约 220 公里的速度围着银心狂奔,2.2亿年才转完一圈,上一次太阳系在现在这个位置的时候,恐龙还没登场,换句话说,我们自己就在银河系中游荡,只是这趟旅途有轨道,有周期,算不上彻底的无家可归。

可如果拉远一点看——银河系本身也在运动,它正以每秒约 600 公里的速度朝着室女座星系团方向飞去,同时还在和旁边的仙女座星系互相靠近,几十亿年后,两个星系会撞在一起,那时候整个夜空都会是另一副模样,所以从这个角度讲,银河系的每一颗恒星、每一颗行星、每一个暗物质粒子,包括正在读这段字的你和我,都在一场极其宏大的游荡之中。

有时候晚上出门倒垃圾,抬头看一眼天空,想到这些,就觉得手里的垃圾袋也没那么重了,生活里的那些焦虑、不确定、漂泊感,放在这个尺度底下看,忽然就变得很轻很轻,我们本来就是宇宙里的游荡者,只是平时忙得忘了而已。

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