昨晚我熬夜翻文献,银河系干了三件让我睡不着觉的事
说出来你可能不信,我们每天住的这个星系,其实是个“惯犯”,只不过它作案的时间尺度太大,动辄几百万年往上走,人类一辈子那点时间连个目击证人都当不上,但天文学家们愣是靠着一堆望远镜、光谱仪和计算机模拟,挖出了三件让人后背发凉的事,我尽量讲得有意思一点,毕竟这些东西本身就够离谱了。
第一件事:银河系正在吃掉一个星系,而且还没擦嘴
你抬头看夜空的时候,如果运气好能躲开光污染,可能会在南方天空看到两团模糊的光斑——大小麦哲伦云,它们看起来像银河系旁边的小跟班,实际上也确实是小跟班,只是其中一个大点的已经在被我们生吞活剥了。
我说“正在”不是比喻,天文学家在2020年前后用盖亚卫星的数据跑了一遍模拟,发现大麦哲伦云的质量比之前以为的大了至少一倍,大概是银河系质量的20%左右,这意味着什么?意味着它不是一只无害的小羊羔,而是一头横冲直撞闯进来的野猪,已经搅得银河系外围的暗物质晕出现了明显的扰动,更绝的是,这个吞噬过程已经留下了物证——麦哲伦星流,这是一条横跨南天球大半圈的气体长河,全是从麦哲伦云身上撕下来的氢原子,用射电望远镜看的话,跟犯罪现场留下的血迹差不多,拖得老长。
我自己第一次看到麦哲伦星流的全天射电图时,第一反应是“这不就是没擦干净的嘴嘛”,银河系干这种事也不是头一回了,天文学家给这种现象起名叫“星系同类相食”,银河系外围那些球状星团里有相当一部分,化学成分跟本地的不一样,摆明了是抢来的,现在天文学家还在追踪一条叫盖亚-恩克拉多斯香肠的遗迹,据说是一个大约100亿年前被银河系完全吞掉的矮星系留下的残骸,说起来,我们太阳系所在的猎户座旋臂,没准也是某次星系碰撞的副产品,所以你看,我们连自己住的地方,可能都是某场宇宙车祸的遗物。
| 被吞噬对象 | 时间 | 留下的证据 |
| 盖亚-恩克拉多斯矮星系 | 约100亿年前 | 香肠状轨道遗迹、球状星团 |
| 人马座矮星系 | 正在发生 | 星流、银盘翘曲 |
| 大麦哲伦云 | 正在逼近/初期吞噬 | 麦哲伦星流、暗物质扰动 |
想象一下这个画面:银河系像个贪吃的大胖子,嘴边的汤汁还没擦干净,手已经伸向下一个盘子了,而这一切就发生在你我头顶,只是我们肉眼凡胎看不全罢了。
第二件事:银心那个黑洞,最近打了一个嗝
银河系正中心有个叫人马座A*的超大质量黑洞,质量大约是太阳的430万倍,这东西平时挺佛系的,亮度低得不像话,跟隔壁仙女座星系中心那个狼吞虎咽的黑洞比起来,我们这位简直在辟谷,但就在并不算久远的过去——我是说宇宙尺度上的“不久”——它突然暴饮暴食了一顿,然后打了个巨大的嗝。
这个“嗝”的大名叫费米气泡,2010年的时候,费米伽马射线太空望远镜在银河系中心上下两侧发现了两个巨大的气泡状结构,每个都有2.5万光年那么高,加起来的跨度够你在银河系盘面上下各塞一个,它们发出的伽马射线强得离谱,说明里面有高能粒子在以接近光速的速度乱窜,当时天文学界就炸了,因为没人能完全解释清楚这玩意儿到底是怎么形成的,主流的猜测是,人马座A*在大概两三百万年前突然活跃了一阵子,大量吞噬了周围的气体云,然后喷出了两道垂直银盘方向的喷流,在太空中吹出了这两个气泡。
两三百万年是什么概念?在地球上,那会儿南方古猿正在非洲大草原上晃悠,人类的祖先还不会直立行走,也就是说,我们的远古亲戚抬头看天的时候,银河系正中央可能挂着一片幽暗的辉光,比今天的满月大不知道多少倍,我有时候会想,如果那时候就有天文学家,他们会不会被吓傻。
更让我觉得后背发凉的是后续的研究,2022年有一篇发表在《自然》上的论文,通过分析eROSITA卫星的X射线数据,发现费米气泡外面还有一层更大、能量稍低的“eROSITA气泡”,跨度达到了惊人的4.5万光年,这说明黑洞打嗝不止打了一次,搞不好是个慢性的消化不良,换句话说,我们银河系的核心其实藏着一头间歇性暴怒的怪兽,现在它只是正在打盹而已,等它下一次醒过来吃东西的时候,喷出的高能辐射会不会扫过地球?大概率不会直接命中,但光想想这个邻居的脾气,我就觉得太阳系这乡下地方住着也挺好。
第三件事:暗物质这玩意儿,好像撞了一下银河系的腰
这件事实在太玄乎了,我尽量往简单了说,银河系的银盘,理论上应该是个挺平的薄饼,但实际观测显示它不是平的——银盘的外围部分像一顶被风吹歪的草帽,一边往上翘,一边往下塌,整体弯成了一个S形,天文学家管这个叫“翘曲”。
翘曲本身不新鲜,很多旋涡星系都有,潮汐力拉扯就能造成,但银河系的翘曲有点诡异——它在进动,也就是说整个翘曲结构在绕着银心缓慢转动,速度还相当快,大约每6亿到7亿年转一圈,这个速度比银河系外盘里那些恒星绕着银心公转的速度快了一大截,如果只是普通物质之间的引力作用,根本解释不了这个转速,除非你往模型里加一大坨看不见的东西。
2020年前后,几个研究团队分别利用盖亚卫星发布的恒星位置数据,精确测量了银盘翘曲的运动状态,他们发现,要维持这个翘曲以观测到的速度进动,银河系必须被包裹在一个形状扁平的暗物质晕里,这颗暗物质晕不是一个正球形,而是被压扁了,像一个橄榄球,那问题来了,是谁把暗物质晕压扁的?目前最合理的猜测是:银河系在过去某个时刻,被一团巨大的暗物质亚结构——说白了就是一个没有星星的幽灵星系——从侧面撞了一下,这一撞不打紧,整个暗物质晕的分布变了形,连带着银盘也扭成了S形,而且这股扭劲至今还没消,整个银盘还在晃晃悠悠地转着。
也就是说,我们银河系的“腰”可能受过一次暗伤,碰它的东西我们完全看不见,只能靠这扭来扭去的姿态来反推,每当我想到头顶这道横跨十万光年的S形曲线,感觉就像看到一个伤疤正在缓缓愈合,然后意识到这伤疤下面的骨头可能还在错位,宇宙深空里还有多少这种我们完全摸不到的东西在横冲直撞?不知道,反正盖亚卫星还在天上盯着呢,说不定哪天又会发现什么新的淤青。
好了不写了,脖子有点僵,我打算出去溜达一圈,抬头看看能不能找到人马座的方向,虽然肉眼看不见那个黑洞,但知道它在那儿,还挺有意思的。
(本文引用的研究数据主要来自盖亚空间望远镜多次数据发布、2020年麦哲伦云质量重估论文、2022年eROSITA气泡发现论文,以及欧洲南方天文台对人马座A*的长期监测成果。)