宇宙星系之间区域并不空旷:气体物质与流浪恒星
宇宙中星系之间有跨越数百万光年的巨大空白区域。这些区域似乎是空的。但事实上,这些区域的物质成分可能比星系区域还要多。
如果你在这里选择一立方米的空间,它所包含的原子数量可能平均不到一个,但是当你把如此巨大的空间所包含的物质加在一起,你会发现它们将占所有物质总量的50%~80%。"
那么,这些物质是从哪里来的,它们未来的命运是什么?
分布在星系际区域的物质,通常称为“星系际介质”(IGM),基本上是一些高温离子氢离子(失去外层电子的氢原子),还有一些原子量较大的元素,如碳、氧、硅等。虽然这些元素通常太暗而无法直接观察到,但科学家知道它们的存在,因为它们在光线通过时会留下痕迹。
20世纪60年代,天文学家发现了类星体,它们是非常遥远和明亮的活动星系核。此后不久,科学家们注意到脉冲星光谱信号中的一些神秘吸收线。这些吸收现象发生在从脉冲星到地球上的望远镜的途中。是的,正是所谓的“星系际介质”气体物质产生了这种吸收现象。
在接下来的几十年里,天文学家在这些区域发现了巨大的垂直和水平分布的网络,这些网络包含的氢和其他重元素比星系本身的物质含量还要多。自大爆炸诞生以来,这些气态物质中的一些可能没有发生太大的变化,但较重元素的存在也表明,一些外来元素物质是在周围星系的恒星影响下产生的。
虽然在星系中最偏远的区域,随着宇宙的膨胀,这些区域将会与星系世界永远隔绝,但这些“郊区”将会在星系的发展中扮演重要角色。在星系的引力作用下,星系际介质将以每年约一个太阳质量的速度逐渐向星系汇聚,这几乎相当于银河银盘中恒星形成的速度。
IGM是星系中恒星形成的重要物质来源。如果没有外来气态物质的持续补充,星系中恒星的形成过程将随着气态物质的逐渐耗尽而逐渐停止。
为了更好地观察IGM现象,天文学家们也开始更多地关注对来自遥远星系的所谓快速射电爆发的观察。通过这种方法,结合以前对类星体的观测,天文学家们一直在研究IGM的各种性质,并粗略地确定了它的温度和密度。
虽然在星系之间的区域有很多气体,但它不是唯一的一种。天文学家还在这些开阔区域观察到孤立的恒星。一些专家称这些恒星为“星系际恒星”或“游星”。人们普遍认为,这些恒星被“踢出”了它们原来的星系,这可能是由于黑洞的影响或与其他星系的碰撞。
事实上,有相当多的恒星在星系之间的开放空间中游荡。根据《天体物理学杂志》2012年发表的一篇论文,在阿紫的银河系边缘至少发现了650颗*状态的恒星。根据一些估计,宇宙中这种恒星的数量可能达到几万亿。
科学家利用宇宙红外背景实验获得的结果表明,来自恒星的星光有近一半来自星系外的恒星,但至少目前,这一观点尚未被天文学界完全接受。因此,在这个阶段,星系之间有多少恒星?可以说这仍然是一个悬而未决的问题。