在宇宙星系之間存在巨大的空曠區(qū)域,跨越數(shù)百萬光年,這些區(qū)域看上去似乎空無一物。但事實(shí)上,在這些區(qū)域內(nèi)含有的物質(zhì)成分甚至可能比星系區(qū)域還要更多。
如果你在這里選取一個(gè)立方米的空間,那么其中含有的原子數(shù)量可能平均還不到一個(gè),但是當(dāng)你將如此巨大的空間里含有的物質(zhì)加到一起時(shí),你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們將會(huì)占到所有物質(zhì)總量的50%~80%?!?/p>
那么,這些物質(zhì)從何而來,它們未來的命運(yùn)幾何?
分布在星系之間區(qū)域的物質(zhì),通常被稱作“星系間介質(zhì)”(IGM),基本上是一些高溫的離子態(tài)氫離子(失去外層電子的氫原子),另外也有少量原子量更大一些的元素,比如碳,氧和硅等等。雖然這些元素通常因?yàn)樘刀y以被直接觀察到,但科學(xué)家們之所以知道它們的存在,是因?yàn)樗鼈儠?huì)在路過的光線之中留下蛛絲馬跡。
在上世紀(jì)1960年代,天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了類星體,這是一種距離非常遙遠(yuǎn),亮度極高的活動(dòng)星系核。而在那之后不久,科學(xué)家們注意到來自脈沖星的光譜信號(hào)中存在一些神秘的吸收線。這些吸收現(xiàn)象發(fā)生在光線從脈沖星發(fā)出,抵達(dá)地球上的望遠(yuǎn)鏡之間的路途當(dāng)中,沒錯(cuò)——正是所謂的“星系間介質(zhì)”氣體物質(zhì)產(chǎn)生了這樣的吸收現(xiàn)象。
在接下來的數(shù)十年間,天文學(xué)家們已經(jīng)在這些區(qū)域中發(fā)現(xiàn)了縱橫分布的巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其中含有的氫和其他稍重一些的元素的量,加到一起超越了星系本身的物質(zhì)含量。這些氣體物質(zhì)當(dāng)中,有一部分可能是從宇宙大爆炸誕生至今并沒有經(jīng)歷過太多的變化,但其中稍重元素的存在也表明,受到周圍星系內(nèi)恒星的影響,被播撒了一些外來元素物質(zhì)。
盡管在星系間那些最偏遠(yuǎn)的區(qū)域,隨著宇宙膨脹的進(jìn)行,這些地方實(shí)質(zhì)上將永遠(yuǎn)孤立于星系世界之外,但這些“郊區(qū)”對(duì)于星系的發(fā)展卻將起到關(guān)鍵性作用。在星系引力作用下,星系間介質(zhì)會(huì)逐漸向星系靠攏聚集,速率大約是每年一個(gè)太陽質(zhì)量,這幾乎與銀河系銀盤內(nèi)恒星產(chǎn)生的速率相當(dāng)。
IGM是為星系內(nèi)恒星新生提供物質(zhì)的重要來源。如果沒有外來氣體物質(zhì)的持續(xù)補(bǔ)充,隨著氣體物質(zhì)逐漸耗盡,星系內(nèi)恒星誕生的過程將逐漸停止。
為了更好的觀測(cè)IGM現(xiàn)象,天文學(xué)家們也開始更加重視對(duì)來自遙遠(yuǎn)星系內(nèi)所謂快速射電暴(FRB)的觀測(cè)。通過這種手段,結(jié)合此前對(duì)類星體進(jìn)行的觀測(cè),天文學(xué)家們持續(xù)對(duì)IGM的各項(xiàng)性質(zhì)進(jìn)行研究,并大致確定了其溫度和密度。
盡管在星系之間的區(qū)域氣體其實(shí)很多,但那并非唯一的存在;天文學(xué)家們還在這些空曠地帶觀測(cè)到孤立的恒星。有些專家將這些恒星稱作“星系間恒星”或者“流浪恒星”。一般認(rèn)為這些恒星是從其最初誕生的星系當(dāng)中被“踢”出來的,原因可能是受到黑洞或者與其他星系之間發(fā)生碰撞產(chǎn)生的影響。
事實(shí)上,在星系間空曠地帶到處流浪的恒星數(shù)量可不少。根據(jù)2012年發(fā)表在《天體物理學(xué)報(bào)》的一篇論文,顯示已經(jīng)發(fā)現(xiàn)阿紫銀河系邊緣至少存在650顆游離狀態(tài)的恒星,而根據(jù)一些估算值,宇宙中這樣的恒星數(shù)量可能多達(dá)數(shù)萬億顆。
科學(xué)家利用宇宙紅外背景實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果顯示,來自恒星的星光中,有將近一半來自星系之外的恒星,但至少在目前,這一觀點(diǎn)還沒有被天文學(xué)界完全接受。因此,在目前這個(gè)階段,在星系間究竟存在多少恒星?可以說這仍然是一個(gè)開放性的問題。
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