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1.3 谁是银河系最近的邻居?

我们已经游览了大、小麦哲伦云。很长一段时间,人类一直认为离地球16万光年的大麦哲伦云,就是离银河系最近的矮星系。但是到了1994年,事情发生了改变。

20世纪90年代初,3位美国天文学家,伊巴塔、吉尔莫和埃尔文,开始用射电望远镜探索银河系的背面,也就是所谓的“隐匿区”。

先讲讲什么是隐匿区。我们在之前的银河系之旅中讲过,银河系中心位于人马座的方向。而在银河系中心,存在大量的气体和尘埃,从而构成了一堵厚厚的“墙”。由于这堵“墙”的遮挡,银河系背面的天体所发出的可见光,根本就无法到达地球。所以很长一段时间,人类一直搞不清楚银河系背面到底有什么东西。这片位于银河系背面、让人类两眼一抹黑的空间区域,就是“隐匿区”。

不过,无线电波几乎不会受到这堵银心之墙的遮挡。换句话说,如果用射电望远镜,就可以绕过这堵银心之墙,进而探索“隐匿区”内的天体。

1994年7月,伊巴塔、吉尔莫和埃尔文在《自然》杂志上发表了一篇论文,宣布他们在隐匿区内发现了一个诡异的天体。这个天体的诡异之处在于其角直径大得异乎寻常。

在天文学上,有一个专门用来衡量物体看上去是大是小的物理量,叫角直径。图1.16就展示了什么是角直径。简单地说,角直径就是物体两端与观察者连线的夹角,当物体尺寸远小于该物体与观察者之间的距离时,它近似等于物体的尺寸除以物体和观察者的距离。一个天体的角直径越大,此天体看起来就越大。

图1.16 角直径

观测结果表明,此天体与地球的距离约为7.6万光年。因为此天体位于银心背面,而且地球与银心相距2.6万光年,所以此天体与银心相距5万光年。事实上,银河系的半径也只有5万光年。这意味着,此天体就位于银河系的边缘。

但是,它长短两个方向的角直径大得异乎寻常,能达到惊人的190×490角分 。这意味着,此天体看上去要比银心黑洞大几亿倍。在与地球相距7.6万光年的前提下,依然有如此巨大的角直径,唯一合理的解释,这个位于银河系边缘的天体,其实是一个矮星系。后来,人们就给这个矮星系起了个名字,叫作人马座矮椭球星系(图1.17)。

图1.17 人马座矮椭球星系

由于游荡在银河系的边缘,人马座矮椭球星系也遭到了潮汐瓦解。很多原本在人马座矮椭球星系内部的恒星都被剥离出来,形成了一条环形的星流。而残存的人马座矮椭球星系,其质量仅为银河系的万分之一。

人马座矮椭球星系一经发现,立刻被人们公认为离银河系最近的邻居。但短短9年之后,事情再次发生了改变。

在2002年,美国天文学家海蒂·纽伯格又发现了一件怪事。在麒麟座的方向、离地球大概3万光年的地方,存在着一个由大量恒星构成的环状结构。诡异之处在于,这个环状结构中的恒星并没有老实待在平坦的银盘上,而是像波浪一样上下起伏。这个位于麒麟座方向的环状结构,就是所谓的麒麟座环(图1.18)。

图1.18 麒麟座环

这就非常诡异了。我们在之前的银河系之旅中讲过,由于碰撞和角动量守恒的缘故,银河系在经历了上百亿年的岁月后,已经变成了一个由四大悬臂构成的、巨大而平坦的圆盘。银河系内的所有天体都老老实实地待在这个平坦的圆盘上,并沿着相同的方向绕银心旋转。那么,麒麟座环中的那些恒星,为什么没有待在这个圆盘之上,而是忽高忽低、上下起伏呢?

最合理的解释是,它们是来自银河系外的不速之客,是被银河系潮汐瓦解后形成的产物。

那么问题来了。按理说,银河系的潮汐力只能剥离这个不速之客边缘的部分物质。如果就是这些被剥离的边缘物质形成了麒麟座环,那么目前还未被剥离的不速之客的本体,到底在哪里?

一年之后,一个由多国科学家组成的天文研究小组,找到了这个问题的答案。

这个天文小组使用的望远镜,叫作2微米全天巡天望远镜(two micron allsky survey, 2MASS)。

2MASS是一个于1997年启动的大型天文观测项目。它借助两台一模一样的红外望远镜(一台位于北半球的美国,另一台位于南半球的智利),在2微米的波段巡视全宇宙。整个巡天工作持续了整整4年。由于红外光能穿透银河系内的气体和尘埃,2MASS可以看到很多可见光根本看不到的天体。

通过分析2MASS的巡天数据,这个天文小组在离麒麟座环不远的大犬座方向,找到了一个全新的卫星星系,即大犬座矮星系(图1.19)。他们发现,大犬座矮星系的外围恒星已经被银河系的潮汐力所剥离。这与之前的麒麟座环的观测完全一致。

图1.19 大犬座矮星系

天文观测结果表明,大犬座矮星系与银心仅仅相距4.2万光年。换言之,这个矮星系已经一头扎进银河系的内部。打个比方,如果说人马座矮椭球星系还在银河系的门外徘徊,那么大犬座矮星系就已经闯入了银河系的房子。这样一来,大犬座矮星系就一举超越人马座矮椭球星系,成了离银河系最近的星系。

大犬座矮星系和人马座矮椭球星系,就是人类目前所知离银河系最近的两个邻居。

那么,这两个近邻的最终命运是什么呢?答案是,它们迟早会被银河系完全吞并。借由吞并这两个近邻,银河系的版图将得到进一步的扩张。

天文学家普遍相信,在过去100多亿年的时间里,正是靠着不断的吞并,银河系的版图才得以扩张到今天的规模。

而在未来几十亿年的时间里,银河系的扩张还会继续。事实上,银河系亚群中的那30多个矮星系,大多数都会变成银河系的领土。

但是银河系的扩张并不会永远地持续下去。早晚有一天,银河系会遭遇它命中注定的、最可怕的对手。 U/NUU2GKX8Qk3PEc/aEZXSsXRj30ndlfiLPka9oV1URtKan6QKOR5f2eryG2kmjU

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