银河系“后世”平静掩盖了“前生”动荡-焦点速递

【资料图】

科学家没能找到暗物质粒子存在的足够证据，通过暗物质的引力作用可以寻找它们的活动踪迹，普遍存在于宇宙太空的暗物质带来了星系运行的动力之源。银河系主要由暗物质构成，但人们习惯于对既有事实的认知，银河系步入了沉闷的中年期，不会发生什么新奇和激动人心的大事件，银河系适应了稳定、舒适和单调的运行方式，然而，银河系曾经历了动荡而混沌的岁月，天体物理学家安·芬克拜纳在《自然》杂志发表了研究成果，他认为银河系在混乱和暴戾中诞生，早期银河系的形成有一个动荡不安、错中复杂和狂野暴躁的过程，银河系在可预见的未来将重新陷入大灾变中。

银河系中心“蜗居”一个强大引力的黑洞，超大质量的银心黑洞是银河系的“超级霸主”，它的质量大约是太阳质量的400万倍，黑洞是一个疯狂的“掠食者”，贪婪地吞食了周围的大量物质，在不停地吞噬中长成了巨大的怪兽，但银心黑洞吞没周围物质的速度 不是太快，当被吞噬的物质体量过大时，黑洞难以立刻吞灭它们，在巨量的周围物质跌进黑洞之前，其中的一部分物质被反弹出来，好似某个食客吃食的情形，一次性进食太多，食物被堵在食道中，食客出现了打嗝症状，有一部分食物从食道中吐了出来。

科学家对一个问题产生了特别的兴趣，银河系中心的黑洞大约在一千万年前发生了一次喷发，巨量的物质和能量从黑洞圆盘的两端喷涌而出，通过喷射产生了强烈的激波，在黑洞盘面的上下两端喷射出两个“背靠背”的巨型热气体，从银心两端抛出了泡沫状气流，在临近的太空绵延了25000光年的距离，强悍的柱状形喷流由X射线和伽玛射线构成。黑洞产生了引力辐射效应，在银河系的演变中起到了关键作用。人们用肉眼可以观测到银河系大约10万光年跨度的图景，地球位于银河中心区以外的“郊区”，距离银心的黑洞大约为25000光年，地球位于银河系中心和银河系边缘之间的中间位置，地球处在银河系生命活动的“黄金地段”。

银河系主要由看不见的暗物质主导，占到银河系总质量的大约80%到90%，相比较一下，在银河系的周围有一个矮星系，它含有的暗物质比例是普通物质的大约一千倍。球状星团通常由古老的星系组成，它们基本没有暗物质的成分，科学家解释不了球状星团缺失暗物质的原因，某种未知的机制导致了暗物质的消失。大小麦哲伦星系实际上是矮星系，至少有几十个矮星系与银河系产生了关联，银河系过去的矮星系数量可能更多，在银河系以外有数百个矮星系的残余，这些矮星系可能是从银河系分离出的，而银河系以外的矮星系也可能进入银河系。

气体云成了恒星诞生的摇篮，从银河系内不同密度的气体云诞生了不同质量的恒星，每年从银河系的气体云中产生了质量为太阳数倍的恒星，大质量的年轻恒星十分活跃，在喧嚣狂暴中喷发了巨量的紫外线和其它类型的光辐射，释放了巨量的普通物质。超大质量的恒星很快进入生命周期的晚年，最终以超新星暴的方式进入死亡期，银河系的小质量恒星缓慢地扩张为红巨星，它们的体积可以扩大到地球所在的位置。

从银河系中不断地诞生了新的恒星，然而，银河系不是一个十分活跃的星系，目前大致上处在演化的黄金时期，然而，银河系总有一天会耗尽所有的气体云物质，它们是制造恒星的原材料。恒星的摇篮终有停止孵化的时刻，大质量恒星消耗了更多的气体燃料，它们的演化速度随之加快，大质量恒星有更短的生命历程。小质量恒星消耗了更少的气体燃料，它们的演化的速度随之减慢，小质量恒星有更长的生命历程。恒星无论大小和生命周期的长短，它们终将走向生命周期的尽头，天文学家实际上对恒星走向消失的银河系时代知之甚少。

（随着最后一代恒星或最后一颗恒星的熄灭，银河系将会告别恒星时代，进入黑洞和暗物质主导的漫漫黑夜时期，暗物质和黑洞可能将银河系重新带入起点。星系的演化分成几个阶段，好似把篮球比赛分成上半场和下半场，星系演化的上半场是恒星时代，出现了第一代、第二代、第N代恒星。星系演化的中场是恒星和黑洞并存的时代，第一代超大质量的恒星转变为第一代黑洞，由超新星暴释放的星际物质形成了第二代的恒星，第二代的超大质量恒星在死亡中转变为第二代黑洞，直到最后一代黑洞的出现。星系演变的下半场是黑洞时代，一个没有光线和生命的时代，宇宙的黑洞时代包括了黑洞、中子星和矮星等天体，中子星的物理性质接近了黑洞，矮星是处在恒星和行星之间的天体。

科学家目前对黑洞和暗物质的属性了解得不够，黑洞和暗物质可能存在未知的相互作用，暗物质形成黑洞的可能性是一个未解之谜。星系演变的下半场也许比星系演变的上半场更加精彩、剧烈和神奇。只有认识了黑洞和暗物质的属性，人们才能分析和推断宇宙在“后恒星时代”的演变规律，对宇宙的演变过程获得全面而充分的认识，黑洞物理学的研究取得了很大进展，然而，黑洞的观测和理论分析有待深入。暗物质预测有扎实的理论基础，然而，观测和物理实验缺少突破性的成果。中外科学家加大了暗物质探测的力度。现有的宇宙学教科书主要讨论宇宙的“恒星时代”，随着暗物质和黑洞研究取得实质性的成果，宇宙“黑洞时代”的内容将会增加到宇宙学的教科书。）

（编译：2021-4-17）

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