【宇宙風暴】神秘力量正在撕碎畢星團!幕後黑手看不見,科學家如何解釋

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,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

在銀河系內,並不是所有恒星都像太陽這樣孤獨地運行著。有些恒星會結合在一起,組成巨大的星團,共同棲居在這片宇宙空間中。

一般來說,當10個或者更多恒星之間存在著引力的相互作用時,我們就可以稱之為星團了。迄今為止,科學家們已經在銀河系內發現了一千多個星團,其中距離我們最近的叫做畢星團,位於大約143光年之外。

【宇宙風暴】神秘力量正在撕碎畢星團!幕後黑手看不見,科學家如何解釋

(圖片說明:畢星團是距離地球最近的星團)

畢星團的名稱來自於我國古代二十八星宿中的畢宿,包含著大約300顆恒星,總質量也大約是太陽的300倍,半徑約30光年。不過最近科學家們發現,太陽系的這個近鄰竟然正在被撕碎,面臨著解體的危機。更加令人困惑的是,科學家竟然看不見這一次的幕後黑手。

實際上,星團在引力的作用下撕裂並不稀奇。我們知道,星團本來就是一個恒星高度密集的區域。在如此高的恒星密度下,星團內部的引力波動非常劇烈,相互幹擾。尤其再加上整個星系所提供的潮汐力導致星團不同區域受到的引力不同,這也容易導致星團被撕裂,形成所謂的「恒星河」,也叫做恒星潮汐流。

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這種潮汐流不太容易識別,因為這裡的恒星看起來已經不屬於星團了,二者之間的引力作用又不是肉眼就能看到的。想要識別星團的潮汐流,不僅需要測量周圍各個恒星的距離。還要將這些恒星組合在一起,非常複雜和困難。

好在,2013年的時候,歐洲航天局發射了著名的蓋亞衛星,而這顆衛星的使命就是繪製迄今為止最完整、精確的銀河系三維地圖,因此會收集超過10億顆恒星的距離、位置、運行規律等資訊,而這些資料就可以説明科學家們尋找潮汐流。

這些位於潮汐流中的恒星,雖然看起來已經脫離了星團,但它們的運行模式在一定程度上依然和星團內的恒星保持著一致性。因此,在蓋亞衛星的幫助下,科學家們發現了許多以前都沒有注意到的潮汐流和帶有潮汐流尾巴的星團,並注意到星團和潮汐流之間交界處正在發生鬆動並即將掉隊的恒星。

【宇宙風暴】神秘力量正在撕碎畢星團!幕後黑手看不見,科學家如何解釋

早在2019年的時候,科學家們就曾經宣佈,他們在第二次公佈的蓋亞資料中就發現了畢星團的潮汐流。在畢星團以每秒43公里的速度遠離太陽系的同時,這個潮汐流也像尾巴一樣有著類似的運動規律。

在取得了這個發現後,歐洲航天局的天文學家Tereza Jerabkova立即對此表示了濃厚的興趣,於是和歐洲航天局以及歐洲南方天文臺的同事們一起進行了跟蹤關注。隨著蓋亞衛星發佈了2.5版和3版的資料,他們也立即著手收集相關資料,以尋找此前未發現的畢星團潮汐流恒星。

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結果令人非常震驚,因為他們發現了成千上萬個與畢星團有關的恒星。在直徑約60光年的畢星團身後,竟然拖曳著跨幅達到了數千光年的巨大潮汐流尾巴!

當然,對於一個被星系的潮汐力撕扯的星團來說,有這麼巨大的尾巴也是可以理解的。但接下來的研究,就讓科學家們感到困惑了。研究人員利用電腦類比了畢星團被撕裂的過程,結果發現,模型中潮汐流尾巴上的恒星數量有明顯的增加。而實際觀測結果則大不一樣,很多恒星都沒有被觀測到。

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奇怪了,這些恒星去哪了呢?

為了搞清楚這個問題,研究人員繼續做了多次模擬。結果發現,如果畢星團附近存在著足夠大質量的天體或者物質,就能夠讓模擬結果和實際觀測相匹配。為了達到這一效果,讓這些恒星走上了另一條道路,這個質量需要達到太陽的1000萬倍。

Jerabkova指出:「畢星團肯定和這個超級巨大的團塊近距離發生了相互作用,所以才被撕碎的。」

可問題在於,如此大質量的團塊,卻完全看不見。科學家們對畢星團周圍進行了大量的觀測,卻沒有找到任何天體或者物質集團能夠具備如此巨大的能量。這要如何解釋呢?

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研究人員指出:只有一種可能,那就是暗物質。

暗物質是一種非常詭異的物質,它們僅僅與可見物質有引力上的相互作用,因此平時我們完全觀測不到暗物質的存在,只能察覺到它對天體造成的引力作用。就像這次對畢星團的觀測一樣,可以讓科學家們推測出周圍暗物質的存在,但是卻觀測不到它們到底是什麼模樣。

而且,暗物質的數量遠比可見物質要多,它佔據了整個宇宙質量的85%左右。它們不僅在今天充當著凝聚星系的角色,甚至在宇宙早期的時候,它們也通過組成團塊產生巨大引力的方式,讓可見物質聚集在一起,才形成了今天的星系。因此,對於科學家來說,搞清楚暗物質的本質非常重要,也有助於我們理解宇宙和星系的形成過程。

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(圖片說明:銀河系周圍的暗物質暈)

直到今天,暗物質仍然廣泛存在於宇宙的各個星系之中。包括我們的銀河系在內,也有著巨大的暗物質暈。科學家們認為,銀河系周圍的暗物質暈非常巨大,跨幅甚至可達190萬光年,遠遠超過了銀河系的直徑。而在這些暗物質暈內,暗物質的分佈也並不均勻,可能會存在一些比較密集的暗物質團塊,在宇宙空間徘徊。

在本次研究中,科學家們意識到畢星團附近就有可能存在著一個暗物質團塊。當然,這還有待於研究人員的進一步觀測和探索,或許未來能有其他不同的發現也說不定。

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與此同時,這一次的研究也給科學家們提供了一個研究方向:這種潮汐流或許就是我們研究暗物質的絕佳物件,這裡很有可能是神秘引力發揮作用的重要區域,未來科學家們可以更多地對這裡進行觀測和研究。

畢竟,距離我們僅一百多光年的畢星團已經被撕碎,這個巨大的引力源是否會對太陽系產生影響呢?這也有待於科學家們的進一步研究。

 

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