第8章 神秘的银河系(2)

科学家研究发现，银河系中可能存在大约10亿个可以允许生命存在的世界，并且其中的大部分可能都分布在接近银河系核心区的部位。银河系核心区域可能比外缘位置更加宜居。银河系核心位置尽管存在频率较高的超新星爆发，这样的爆发事件将摧毁周遭数光年范围内的所有生命形式，但是由于银河系核心区行星的形成效率更高，宜居环境出现的速度可以超过被毁灭的速度，从而允许大量“宜居”星球的存在。

红矮星附近多类地行星

红矮星是一种体积较小、质量不超过太阳一半的小型恒星，银河系的80%是由这种红矮星组成的。天文学家观测后计算出来，41%的红矮星都有一颗类地球的岩石行星环绕其运行。这些行星运行的轨道离红矮星的距离恰到好处，处于“宜居区域”，使液体水可以存在。在银河系里有1600亿颗红矮星，这意味着仅在我们的银河系里就可能存在数百亿的类地行星。

研究还显示，由于太阳系附近的红矮星非常普遍，因此从天文学概念上来说，在离地球不到30光年的距离内也许存在着100颗类地球行星。

超级地球

迄今为止，科学家已经在银河系里发现了至少100颗“超级地球”。天文学家最新发现的两颗“超级地球”分别围绕两颗白矮星“Gliese581”和“Gliese667”旋转，其中位于天秤座距离地球约20光年，名为Gliese581的行星是迄今在环境条件上和地球最为类似的行星。此前，天文学家发现的太阳系外“宜居”行星还有“HD85512b”和“开普勒-22b”等。

银河系的伽马暴

在天文学界，伽马射线爆发被称做“伽马暴”。究竟什么是伽马暴？它来自何方？它为何会产生如此巨大的能量？

首次观测伽马暴

在20世纪70年代伽马暴首次被人类观测到。美国军方发射一颗人造卫星用于探测“核闪光”。但是卫星没有识别出核闪光，而是发现了来自太空的强烈射线爆发。这一发现最初在五角大楼引起了一阵惶恐：是苏联在太空中测试一种新的核武器吗？稍后这些辐射被判定为均匀地来自空中的各个方向，意味着它们事实上来自银河系之外。但如果来自银河系外，它们肯定释放着真正的天文学数量的能量，足以点亮整个可见的宇宙。

强劲的伽马暴

伽马暴是宇宙中一种伽马射线突然增强的一种现象。伽马射线是波长小于0.1纳米的电磁波，是比X射线能量还高的一种辐射。但是大多数伽马射线会被地球的大气层阻挡，观测必须在地球之外进行。

伽马暴所释放的能量可以和宇宙大爆炸相提并论。伽马暴的持续时间很短，长的一般为几十秒，短的只有十分之几秒。而且它的亮度变化也是复杂而且无规律的。但伽马暴所放出的能量却十分巨大，在若干秒钟时间内所放射出的伽马射线的能量相当于几百个太阳在其一生（100亿年）中所放出的总能量！

伽马暴的类型

伽马暴可以分为短暴和长暴两类。短暴只能持续几毫秒到两秒，制造出非常高的能量辐射；长暴持续两秒到数十秒，发出的伽马射线相对较少。虽然长暴不太可能袭击像银河系这样的星系，短暴仍然可能发生。人们相信短暴是由两个致密天体（比如中子星）碰撞产生的。短暴的高能辐射比长暴弱100到1000倍。即使发生在我们星系，对生命的威胁也比较小。

伽马暴事件

在1997年12月14日发生了一次伽马暴，它距离地球远达120亿光年，所释放的能量比超新星爆发还要大几百倍，在50秒内所释放出伽马射线能量就相当于整个银河系200年的总辐射能量。这个伽马暴在一两秒内，其亮度与除它以外的整个宇宙一样明亮。在它附近的几百千米范围内，再现了宇宙大爆炸后千分之一秒时的高温高密情形。

1999年1月23日也发生了一次更加猛烈的伽马暴，它所放出的能量是1997年那次的十倍，这也是人类迄今为止已知的最强大的伽马暴。

伽马暴的成因

高速旋转的黑洞会产生射线流，因此很多人相信，伽马暴是伴随黑洞出生形成的。但黑洞并不是产生伽马暴的唯一原因，还有一个重要原因，就是超新星爆发。

超新星爆发就是一颗质量至少比太阳大八倍的大质量恒星，耗尽了所有核燃料，向内坍缩，形成超强密度的中子星，同时发生巨大的爆炸。在爆炸时，其外层气体则会以超高速被抛射出去，导致伽玛暴。天文学家认为，伽马暴通常伴随着超新星爆发，而它发射出的是伽马粒子流。

4.5亿年前的灾难

在距今约4亿5千万年的奥陶纪，突然超过一半的物种在地球上消失了。最近科学家们开始怀疑，伽马射线爆发可能跟这个现象有关。

当时鱼类刚开始进化，海洋里遍布着各种原始海洋生物，如软体动物和三叶虫。不过在奥陶纪末期，三叶虫大量死亡，有65～75%的海洋生物突然灭绝了。科学家认为，突然发生的伽马暴，不仅导致气候变冷，还破坏了臭氧层，导致紫外线的剧烈增加，这让很多海洋生物无法适应，最终导致灭亡。

伽马暴何时再袭地球

一般来说，银河系的伽马暴不会超过7万光年远，只有当伽马暴发生在6000光年远的地方，才可以导致地球生物大灭绝。然而事情没有绝对的，堪萨斯大学的科学家和一些天文学家预测，虽然大质量坍缩恒星在银河系里并不多，但中子星的碰撞同样会引起伽马暴，其发生的距离可能距离地球只有几千光年。如果“无解”的伽马暴再次来袭，地球将再次变成死亡星球。

科学家们声称，在遥远的未来，银河系将与包括仙女星系在内的其他星系相撞。它们相撞之后，地球与人类的命运将如何？

银河系与河外星系

银河系有两个伴星系：大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。与银河系相对的称之为河外星系。银河星系、仙女座星系和三角座星系是本星系群主要的星系，这个群总共约有50个星系，而本星系群又是室女座超星系团的一份子。

银河被一些本星系群中的矮星系环绕着，其中最大的是直径达21000光年的大麦哲伦星云，最小的是船底座矮星系、天龙座矮星系和狮子II矮星系，直径都只有500光年。其他环绕着银河系的还有小麦哲伦星云，最靠近的是大犬座矮星系，然后是人马座矮椭圆星系、小熊座矮星系、御夫座矮星系、六分仪座矮星系、天炉座矮星系和狮子矮星系。

在2006年1月，研究人员的报告指出，过去发现银河的盘面有不明原因的倾斜，现在已经发现是环绕银河的大小麦哲伦云的扰动所造成的涟漪。是在它们穿过银河系的边缘时，导致了某些频率的震动所造成的。这两个星系的质量大约是银河的2%，被认为不足以影响到银河。但是加入了暗物质的考量，这两个星系的运动就足以对较大的银河造成影响。在加入暗物质之后的计算结果，对银河的影响增加了20倍。暗物质的分布从银河的盘面一直分布到已知的所有层面中，结果当麦哲伦星系通过银河时，重力的冲击会被放大。

仙女座星系

仙女座星系是离银河系最近的巨大星系，它是一个盘状星系，距离约700千秒差距。它显示为仙女座中一片微弱的光（星云），是肉眼可见的最遥远天体。

仙女座星系看上去有比银河系更多的普通恒星，而且估计的亮度是我们银河系的两倍。但是恒星形成的效率在银河系高了许多，在仙女座星系每年只能制造出一个太阳质量的恒星，而银河系能制造3~5个太阳质量的恒星。银河系新星出现的比率也高于仙女座星系一倍。这显示仙女座星系已经经历了恒星形成的阶段，而我们的银河系正在恒星形成的阶段中。

仙女座星系、银河系和其他30多个星系共同组成一个更大的星系集团——本星系群。

相撞的时间

研究人员表示，这一碰撞事件可能发生于数十亿年之后，对于人类来说这一时间仍然是属于遥不可及的未来，不会引起人类的恐慌。

天文学家们认为，这次碰撞将会在未来的70亿年之内出现。太阳耗尽最后一丝能量之日，差不多也就是两个星系的碰撞之时。在发生碰撞时，恒星和行星应该不会发生碰撞。相反，星系碰撞后会相互融合，形成一个新的更大的星系。如果是侧向碰撞的话，还将可能会引起进一步的碰撞。整个碰撞过程可能会持续数百万年时间。

星系碰撞的后果

在大多数情况下，星系碰撞不会直接发生，且只是损失一些星系外部的恒星，它们被强大的引力牵扯走，然后被抛掷到太空，留下星系内部的恒星淹没在星系间的星海里。若碰撞直接发生，结果会很戏剧化：两个旋涡星系相撞，气体圆盘被强烈的震撼力驱逐到空间里，然后合并成更大更亮的星系，即形成一个不具气体物质的椭圆星系。

宇宙中的棒漩星系、不规则星系都是几个星系碰撞或相互影响的产物。小星系呈旋涡状逐渐坠向最大的星系，直到被大星系“吞噬”掉为止，这些大星系则变得愈来愈大，继续吞食比它们小很多的星系。

碰撞后的天空

如果银河系果真和其它星系发生碰撞，那时候人类可能会仍然存在，他们将看到一个未来完全不同的天空景象。狭长的银河系将会消失，取而代之的是一个由数十亿颗星球组成的巨大隆起。银河系的密度会更大。

银河系的伙伴们

在宇宙中，银河系只是一个普通的星系，它还有很多的邻居。目前已发现大约10亿个河外星系，人们估计河外星系的总数在千亿个以上。

河外星系的命名

17世纪，人们陆续发现了一些朦胧的天体，于是称它们为“星云”。有的星云是气体的，有的被认为像银河系一样，是由许许多多恒星组成的宇宙岛，由于距离地球太远，仅仅靠望远镜观测根本分辨不清那些由大量恒星构成的朦胧天体。那么，它们有多远呢？是银河系内的，还是银河系外的呢？

20世纪20年代，美国天文学家哈勃在仙女座大星云中发现了一种叫作“造父变星”的天体，从而计算出星云的距离，终于肯定它是银河系以外的天体系统，称它们为“河外星系”。

河外星系的大小

椭圆星系的大小差异很大，直径在3300光年至49万光年之间；旋涡星系的直径一般在1.6万光年至16万光年之间；不规则星系直径一般在6500光年至2.9万光年之间。当然，由于星系的亮度总是由中心向边缘渐暗，外边缘没有明显界线，往往用不同的方法测得的结果也是不一样的。

河外星系的质量

星系质量一般在太阳质量的100万至10000亿倍之间。椭圆星系的质量差异很大，大小质量差竟达1亿倍。相比之下，旋涡星系质量居中，不规则星系一般较小。

河外星系的运动

星系内的恒星在运动，星系本身也有自转，星系整体在空间中同样在运动。星系的红移现象，就是在星系的光谱观测中，某一谱线向红端的位移。根据物理学中的多普勒效应，红移表明被观测的天体在空间视线方向上正在远离我们而去。

河外星系的分布